Matumizi ya nishati yanayokua ya mifumo ya gari ndani ya bodi hupa teknolojia mpya nafasi ya kuchukua fursa ya kubadilisha kwa nguvu nguvu na uhamaji wa magari ya kijeshi katika siku zijazo
Kwa kuzingatia kwamba kizazi kijacho cha jeshi la Amerika lina uwezekano wa kuwa na mtambo wa umeme mseto, tasnia inahitaji mpango mkubwa ili iweze kuanzisha teknolojia zake za nishati, ambazo tayari zimetengeneza (pamoja na marekebisho ambayo hayaepukiki), katika wingi wa magari ya kupigana. Nzi katika marashi kwenye pipa hili la asali, hata hivyo, ni kwamba kulingana na mipango ya sasa, jeshi linapanga kupitisha gari kama hizo mnamo 2035. Maamuzi makuu juu ya usanidi wake hayatafanywa kabla ya 2025, isipokuwa kama mipango inayolingana imeharakishwa katika urais wa Trump.
Mahitaji makubwa ni motisha bora kwa maendeleo ya teknolojia mpya, ambayo inaweza kutoa suluhisho kukidhi mahitaji haya. Kwa mfano, kuongezeka kwa mahitaji ya nishati ya umeme kwenye uwanja wa vita ni pamoja na hitaji la kupunguza mzigo wa vifaa unaohusishwa na usambazaji wa mafuta, na pia kuongeza uwezo wa barabarani wa vikosi vya kupambana na vikosi vya msaada wa kupambana. Yote hii ni ushahidi wa kulazimisha kuunga mkono kupitishwa kwa vitengo vya nguvu vya wasaidizi, udhibiti wa injini yenye akili na gari la umeme chotara na, kama matokeo, ongezeko kubwa la nguvu inayotengenezwa kwa watumiaji wa nje.
Kushinda hali
Pamoja na uzoefu mkubwa katika utengenezaji wa waandamanaji wa teknolojia ya gari mseto kwa miundo anuwai ya jeshi na katika utengenezaji wa mabasi chotara kwa sekta ya raia, Mifumo ya BAE imewekwa vizuri kutathmini haswa teknolojia hii iko wapi na matarajio yake ni nini. Hiyo ni kweli kwa Teknolojia ya DRS, ambayo pia imeshiriki katika miradi mingi ya maonyesho. Tom Weaver, Mkurugenzi wa Biashara katika Takwimu za Mtandao za Kompyuta na Mtihani za DRS, alisema soko bado linaibuka na kwamba faida za magari ya umeme bado hazijashinda hali ya magari ya jadi. Hali kama hiyo ina athari mbaya kwa maendeleo ya mashine zinazoweza kuzalisha nguvu zinazohitajika kwa watumiaji wa nje, licha ya mahitaji ambayo yameongezeka "kwa angalau 100%" katika muongo mmoja uliopita.
“DRS inafanya kazi na wateja tofauti kuonyesha mashine zilizo na teknolojia mpya zilizounganishwa katika majaribio anuwai ya utendaji. Maandamano yaliyofanikiwa na hakiki nzuri za watumiaji hazikusababisha kupelekwa kwa magari kama hayo kwa askari, zaidi ya hayo, mahitaji yao hayakutengenezwa hata. Lakini mahitaji bado yataendelea kukua, haswa kwa shughuli za kusafiri na magari maalum kama vile mifumo ya silaha za nishati.”
DRS sasa inatoa mfumo wa nguvu ya ndani ya Gari ya Kati ya Ushughulikiaji (MTV) na vifaa vya HMMWV kwa njia ya Transmission Integral Generator iliyoundwa kwa kushirikiana na Allison. Mfumo huu, uliowekwa kwenye lori la MTV, kwa mfano, hutengeneza nguvu hadi 125 kW kwa mifumo ya ndani au nje. Kampuni hiyo pia hutengeneza mifumo mingine ya usimamizi wa nishati kwa magari anuwai. Mhandisi mkuu Andrew Rosenfield wa BAE Systems, ambayo pia inashughulika na mifumo kama hiyo, anaamini hakuna uwezekano kwamba magari ya umeme tu yatakuwa na jukumu kubwa katika vita vya ardhini, haswa kwa sababu ya shida za kuchaji tena betri.
"Wakati teknolojia ya nguvu ya operesheni ya umeme imewekwa vizuri, shida ya kuongeza mafuta inaweza kuzuia magari ya umeme kutekelezwa," aliendelea. "Kwa kweli, dizeli inapatikana mahali popote ulimwenguni, wakati kupata kituo cha kuchaji betri katika jangwa ni ngumu sana, lakini hata ikiwa utapata, kusubiri masaa nane ili wachajiwe kabisa labda haiwezekani."
Weaver alikubali kwamba magari mseto yataweza kutawala, pia akitaja mapungufu ya miundombinu safi ya kuchaji umeme na ujazo wa dizeli na mafuta ya ndege ya JP8. Walakini, Rosenfield alisisitiza kuwa magari ya umeme tu yanaweza kuchukua jukumu kubwa katika vituo vya jeshi, kwani zinaweza kusafirisha bidhaa, kama ilivyo katika viwanda vya kisasa au kwenye viwanja vya ndege (matrekta ya uwanja wa ndege). "Mashine za seli za mafuta zingeweza kutekeleza majukumu kama haya, kwani zinahitaji ufikiaji wa bure wa akiba ya haidrojeni," alisema.
Weaver anaamini kuwa kuna njia ngumu mbele ya magari ya mafuta. “Kwanza, bado hakuna miundombinu ya gesi ya haidrojeni, na kutakuwa na uaminifu fulani katika kupelekwa kwa mafuta hayo mapya. Njia ya magari kama haya itaanza na shughuli za upangaji zilizopangwa vizuri."
Miundo ya mseto pia ni ya kisasa zaidi kuliko miundo ya umeme tu na ina huduma kadhaa ambazo zinawafanya kuvutia zaidi kuliko mashine za umeme na za kawaida zinazoendeshwa na nguvu. “Kwanza, majukwaa ya umeme mseto hutumia mafuta sawa na magari ya jadi ya dizeli. Pili, mwendo wa chini wa RPM ni mzuri kwa mashine inayosafiri kwenye eneo lenye ukali au kupanda mteremko mkali sana."
Aliongeza kuwa uwezo wa kuzalisha umeme mwingi ndani ya bodi unazidi kuwa muhimu kwani uwezo mpya kama vile mawasiliano na mifumo ya silaha inayotumia lasers zenye nguvu hutumika. Uwezo wa kusafirisha nishati hii pia ni faida kubwa, kwani mashine hizi zinaweza kuwezesha maeneo yenye wakazi na hospitali ambazo mifumo yao ya nguvu imeharibiwa na uharibifu wa vita au janga la asili.
"Mwishowe, kupunguza gharama za uendeshaji na matengenezo zinazohusiana na akiba kubwa ya mafuta na kuegemea zaidi hufanya magari ya umeme mseto kuwa chaguo bora na la muda mrefu."
Kama Weaver alivyobaini, mahitaji ya nishati ya umeme kwenye magari ya kupambana na bodi hayajawahi kupungua, yatakua tu mwaka hadi mwaka. "Mifumo mpya ya utendaji inahitaji nguvu zaidi na zaidi kutoka kwa jukwaa la wabebaji, na vile vile uboreshaji unaoendelea kwa uzalishaji wa umeme na mifumo ya usambazaji wa magari ya sasa."
"Mara tu ukishaongeza huduma kama vile upeanaji wa kimya kimya, rada, mawasiliano ya hali ya juu, utando wa ishara, na silaha za umeme au silaha, jukwaa huanguka nyuma na haliwezi kudhibitiwa bila kubadili mfumo wa umeme mseto. Katika miaka kumi ijayo, kwa magari yote ya kupigana, moja ya vitu muhimu zaidi itakuwa uwezo wa kuzalisha kiasi kikubwa cha umeme ndani ya ndege."
"Magari yanayotumia umeme yanapaswa kufanya kazi yao kama vile, au hata bora kuliko, wenzao wa jadi wa mitambo," aliendelea. "Sio tu kwamba mifumo ya motor ni rahisi sana na ina sehemu chache zinazohamia kuliko mifumo ya magari, lakini mara nyingi huwa na kiwango kizuri cha upungufu wa kazi, na kuzifanya ziwe za kuaminika zaidi. Kwa mfano, usambazaji mwingi wa umeme unaoweza kupita unaweza kufanya kazi kawaida na gari moja ambayo imeshindwa."
Weaver alisema teknolojia muhimu zilizokuzwa katika usafirishaji wa umma tayari zipo na ziko tayari kuingia sokoni. "Matumizi yaliyoenea ya mizunguko ya mseto na umeme, haswa katika mabasi ya ndani na tramu, imesababisha ukuzaji wa wadhibiti magari, wageuzi na waongofu ambao wako karibu na kile kijeshi kinahitaji," alisema. "Mahitaji yote ya tasnia ni wateja walio tayari kulipia mchakato wa kufuzu, na vile vile vya kutosha kuweka gharama chini."
Wakati huo huo, kazi inaendelea kwenye maandamano. General Motors (GM) huko AUSA mnamo Oktoba 2016 ilionyesha toleo la "tayari-kwenda" la gari lake la mafuta la Chevrolet Colorado ZH2, ambalo linategemea chasisi ya lori ya urefu wa kati. Kulingana na ratiba hiyo, Colorado ZH2, ikisaidiwa na Kituo cha Utafiti cha Kivita cha TARDEC, inapaswa kufanya majaribio kadhaa ya kijeshi "katika hali mbaya ya utendaji" wakati wa 2017.
Ilikuwa programu ya kuharakisha. GM na TARDEC walifanya kazi pamoja kuunda onyesho chini ya mwaka mmoja baada ya kusaini mkataba. "Kasi ambayo maoni ya ubunifu yanaweza kuonyeshwa na kutathminiwa ni ya juu sana, ndiyo sababu uhusiano wa tasnia ni muhimu sana kwa jeshi," Mkurugenzi wa TARDEC Paul Rogers alisema. "Seli za mafuta zina uwezo wa kuongeza kwa kiasi kikubwa uwezo wa magari ya kijeshi kupitia operesheni tulivu, uzalishaji wa umeme kwa watumiaji wa nje na muda thabiti - faida hizi zote hufanya teknolojia hii ichunguzwe kwa karibu zaidi."
"ZH2 inawezesha jeshi kuonyesha na kutathmini utayari wa teknolojia ya seli ya mafuta kwa matumizi ya kijeshi, wakati huo huo ikijibu swali la jinsi magari ya umeme ya seli yanaweza kuwa katika hali fulani na katika misioni fulani ya mapigano," alisema Doug Hallo, msemaji wa TARDEC.
Faida zinazotarajiwa ambazo TARDEC inapaswa kutathmini ni pamoja na operesheni ya karibu-kimya inayoruhusu ufuatiliaji wa kimya kimya, saini za mafuta zilizopunguzwa, kasi kubwa ya gurudumu kwa kasi zote, matumizi ya chini ya mafuta katika eneo lote la uendeshaji, na maji ya kunywa kama bidhaa ya kemikali. Michakato inayotokea katika seli za mafuta.. Colorado ZH2 ina nguvu ya kupanda kwa watumiaji wa nje.
Mfumo wa msukumo unategemea seli za mafuta ya utando wa kubadilishana ya protoni inayoweza kuzalisha hadi 93 kW ya sasa ya moja kwa moja, na betri ambayo hutoa kW 35 kwa mfumo wa msukumo na inatozwa wakati wa kusimama kwa kuzaliwa upya. Hivi ndivyo Meneja wa Mradi wa ZH2 wa GM Christopher Kolkit anaelezea.
Matangi ya gari yanashikilia takribani kilo 4.2 ya haidrojeni iliyoshinikizwa kwa psi 10,000, ambayo ni zaidi ya shinikizo 689 za anga. Hewa ya anga ni chanzo cha oksijeni inayohitajika kwa mchakato wa elektroniki, kama matokeo ya ambayo umeme unaohitajika hutengenezwa; tu mvuke wa maji hutolewa,”alibainisha.
Kwa mifumo yote ya gari la umeme, utoaji wa nishati kutoka chanzo hadi magurudumu ni rahisi kuliko kwa magari ya jadi. "ZH2 haina maambukizi kwa maana ya kawaida ya neno. Pikipiki ya kuvuta umeme iliyo na sanduku la gia ya hatua moja huhamisha torque moja kwa moja kwenye kesi ya kuhamisha na mfumo wa gari-gurudumu nne, "alielezea Kolkit.
Miundombinu inayobebeka
Kupitia programu hii, Kituo cha TARDEC pia kinachunguza suluhisho linaloweza kuwa angalau suluhisho la shida ya upatikanaji wa haidrojeni (miundombinu). Suluhisho lake hapa linapendekezwa na ukweli kwamba kipengee hiki cha kemikali kinaweza kuzalishwa kwa njia anuwai kutoka kwa vyanzo tofauti. Kulingana na mwakilishi wa Kituo cha TARDEC, katika hatua ya kwanza ya kazi kwenye mradi wa ZH2, wazo ni kupata hidrojeni iliyoshinikizwa wakati wa mabadiliko ya mafuta ya taa JP8 katika mrekebishaji anayeweza kusafirishwa, ambaye atapelekwa kwa kila tovuti ya majaribio pamoja na mashine, kwa sababu hii itaongeza idadi ya kutatuliwa katika hatua hii ya majukumu.
"Hivi sasa tunatafuta kuunda mrekebishaji ambaye anaweza kutumia vyanzo anuwai vinavyopatikana hapa nchini, kama gesi asilia, mafuta ya ndege ya JP8, dizeli ya DF2 au propane, kutoa haidrojeni," alisema. - Mitandao ya umeme wa ndani, pamoja na vyanzo vya nishati mbadala, pamoja na rasilimali za maji, pia inaweza kutumika kwa uzalishaji wa haidrojeni. Hii ingeruhusu jeshi kupunguza kiwango cha mafuta ambayo huletwa kwenye ukumbi maalum wa shughuli na kutegemea kile kinachopatikana katika ukumbi huo wa michezo."
Ikiwa ni betri, seli za mafuta au mitambo ya umeme ya dizeli iliyochanganywa kama mtoa hoja mkuu, kugeuza mkondo wa umeme kuwa msukumo wa mbele inahitaji anatoa umeme wa kuaminika na ufanisi. Kampuni ya Briteni Magtec hutengeneza mifumo ya gari ya umeme kwa anga, baharini na masoko ya magari, ikitoa, kwa mfano, chaguzi kadhaa za kubadilisha malori ya kibiashara na mifumo mpya ya ushawishi.
Walakini, kampuni hiyo pia ilitengeneza nguvu kamili za nguvu kwa majukwaa yaliyofuatiliwa na tairi kuonyesha teknolojia za mseto zilizotengenezwa na BAE Systems Hagglunds kwa mashirika ya ulinzi ya Uingereza na Uswidi mapema miaka ya 2000.
Kwa majukwaa ya SEP (Splitterskyddad EnhetsPlattform), zote zenye magurudumu 6x6 na kufuatiliwa, kampuni hiyo imeunda motors za kitovu cha magurudumu (magurudumu ya gari), pamoja na mfumo wa kupunguza hatua mbili na mfumo wa kusimama kwa kila jenereta pacha, vifaa vya kudhibiti na usambazaji wa umeme. Kwa SEP, pia aliunda, kusanikisha na kujaribu programu kudhibiti kazi muhimu kama usambazaji wa umeme, udhibiti wa traction, kufuli kwa elektroniki tofauti na usukani ambayo inaruhusu mashine kuwasha papo hapo. Kwa kuongezea, mfumo huu unakutana na EMC zote za kijeshi na kanuni za mazingira.
Mtendaji mkuu wa Magtec alisema anaona uwezo mzuri wa ukuaji wa magari ya umeme na anuwai ya ujumbe wa msaada wa kupambana. Wakati huo huo, teknolojia mpya zinachangia uboreshaji mkubwa wa uhamaji, kupungua kwa matumizi ya mafuta, upungufu mkubwa wa kazi, pamoja na inaruhusu kufanya maamuzi ya mpangilio wa asili. Aligundua pia kuwa msukumo wa umeme unarahisisha utekelezaji wa operesheni ya mbali na uhuru.
Kuhusu maendeleo zaidi ya teknolojia zinazohitajika, alibainisha kuwa mifumo ya kuendesha iko tayari kuingia kwenye soko na umeme wa umeme ulioboreshwa (wa kudhibiti nguvu za umeme) kulingana na nyaya za semiconductor ya silicon carbide. Ni muhimu kudhibiti voltage kubwa ambayo mifumo ya umeme ya kizazi kipya inafanya kazi. Mkurugenzi wa Magtec alibaini kuwa volts 24 ambazo mifumo mingi ya kisasa inafanya kazi sasa ni ya chini sana kwa watumiaji kuu wa umeme (kuongezeka kwa voltage kunaruhusu nguvu zaidi kupitishwa kupitia nyaya bila kuongeza kupita kiasi).
Kampuni moja uwanjani, GE Aviation, imeshinda kandarasi ya dola milioni 2.1 kukuza na kuonyesha umeme wa umeme wa kaboni. Kufuatia mpango wa maendeleo wa miezi 18, kampuni inatarajiwa kuonyesha faida za teknolojia ya FET ya oksidi ya kaboni ya chuma ya kaboni pamoja na vifaa vya nitridi ya gallium katika kW 15, 28/600 volt bidirectional DC / DC.
Kulingana na kampuni hiyo, vifaa hivi vinaweza kushughulikia nguvu mara mbili, wakati inachukua nusu ya kiasi ikilinganishwa na umeme wa sasa wa umeme wa silicon, wakati waongofu wataweza kufanya kazi sambamba na kusanidiwa kulingana na kiwango cha CAN.
Kampuni hiyo inaunda usanifu wa umeme wa kizazi kijacho kutoka TARDEC, ikiita teknolojia ya usumbufu, na inatumahi maonyesho ya teknolojia yatakuwa tayari katikati ya 2017.
Kasi mara mbili
Teknolojia nyingine ya kufanikiwa ni Mradi wa Wakala wa Mradi wa Utafiti wa Juu wa Ulinzi wa DARPA (GXV-T), ambapo mifumo ya umeme itachukua jukumu muhimu. Lengo la mradi ni kupunguza ukubwa, uzito na idadi ya wafanyikazi wa magari ya kuahidi ya kivita, kuongeza kasi yao mara mbili, uwezo wa kushinda 95% ya eneo hilo, na pia kupunguza ishara za kuonekana.
Mnamo Julai 2016, DARPA ilimpa Qinetiq uwekezaji wa $ 2.7 milioni kuboresha teknolojia ya mifumo ya umeme kwa mradi wa GXV-T. Kampuni hiyo inaelezea teknolojia hii kama motors za umeme zenye nguvu na zenye nguvu sana ndani ya magurudumu ambazo zinachukua nafasi ya sanduku za gia anuwai, tofauti na shafts za kuendesha. Njia hii, kampuni ilisema, inapunguza sana uzito wa jumla wa jukwaa na kufungua chaguzi mpya za muundo ambazo zitaboresha usalama na utendaji.
Qinetiq inasisitiza kuwa pamoja na matumizi yake katika dhana mpya, kama GXV-T, teknolojia hii inaweza pia kuongeza uwezo wa magari yaliyopo wakati wa faida. Kwa mfano, gari ya watoto wachanga yenye magurudumu mengi iliyoboreshwa na kitovu au magurudumu ya gari "inaweza kufaidika na nguvu iliyoongezeka na uhamaji ambao akiba ya uzito hutoa, au kinyume chake, tumia akiba hizi kuboresha ulinzi, kufunga vifaa, au kuongeza uwezo wa abiria."
Uwekezaji huo ulifuatiwa na mkataba, uliotangazwa mnamo Septemba 2015, chini ya ambayo dhana hiyo itatafsiriwa kuwa muundo halisi na kupimwa, baada ya hapo prototypes mbili kamili za kazi zitatolewa.
"Watendaji wa kawaida ni wazito kabisa, wana uwezo mdogo na wameundwa na vifaa ambavyo vinaweza kugeuka kuwa vifaa hatari ikiwa italipuka na mgodi," alisema mkuu wa utafiti huko Qinetiq, akitoa maoni yake juu ya mkataba huo. "Kuhamisha gari kwa magurudumu huondoa tishio hili na huvunja tabia ya magari kuwa nzito na yasiyotembea kwa sababu ya kuongezeka kwa kiwango cha ulinzi na nguvu ya silaha."
Mashine zilizopo pia zinaweza kufaidika na umeme wa mifumo isiyo ya kusukuma. Kwa mfano, kampuni ya Ujerumani Jenoptik inapaswa kusambaza mifumo 126 ya umeme na mifumo ya utulivu wa silaha kwa programu ya kisasa ya tanki ya Leopard 2PL. Kulingana na kampuni hiyo, mifumo ya umeme itachukua nafasi ya mifumo ya majimaji kwenye tanki, na hivyo kupunguza matengenezo na uzalishaji wa joto.
Uwasilishaji unatarajiwa kutolewa mnamo 2017-2020 chini ya mkataba wa dola milioni 23 uliosainiwa na Bumar Labédy ya Poland mnamo Oktoba 2016. Kampuni hiyo hiyo ya Bumar Labedy ilisaini makubaliano ya ushirikiano juu ya usasishaji wa mizinga na kampuni ya Ujerumani Rheinmetall mnamo Februari 2017.
Moja ya shughuli za Jenoptik ni ukuzaji na utengenezaji wa mifumo thabiti ya silaha / sensorer, mifumo ya kuendesha minara na silaha, na vioo vya kutuliza mstari wa macho wa magari ya kivita.
Kwa mfano, mfumo wa kuendesha bunduki na turret kwa mifumo mikubwa ya silaha ina mwongozo wa umeme wa usawa na wima, ambao huelekeza bunduki katika azimuth na mwinuko, mtawaliwa, kulingana na ishara za vitengo kuu na vya kudhibiti. Dereva zote mbili ni pamoja na kuweka nafasi kabisa za motors zisizo na laini na kibali sifuri kati ya gia ya pato la kila motor na tasnia ya meno ya mkutano wa silaha.
Mfumo huo, wenye uwezo wa kufanya kazi na voltage ya usambazaji wa volts 28 na 610 DC, inaweza kutupa bunduki katika kila ndege kwa kasi ya hadi 60 ° / s au polepole kuliko 0.2 mrad / s.
Kitengo cha kudhibiti gari, kulingana na ishara za pembejeo kutoka kwa sensorer, udhibiti na muonekano wa kazi, hubadilisha usambazaji wa umeme kuwa jozi ya mifumo ya awamu tatu, moja kwa kila turret na mwongozo wa silaha, utulivu na watendaji wa huduma.
Soko la umeme la gari la kimataifa litakuwa na thamani ya dola bilioni 300 kufikia 2026, kulingana na ripoti ya kampuni ya utafiti ya IDTechEx mwaka jana. Ukuaji huu, unaosababishwa na kuongezeka kwa idadi ya watawala wa magari ya umeme kwa kila gari (kama usukani, kusimamishwa na sehemu zingine za mitambo, nyumatiki na majimaji zitachukua nafasi ya mifumo ya umeme), itatoa msingi wa kiteknolojia kwa soko kubwa, na hivyo kupunguza gharama zao kwa magari ya jeshi.
