Technologie
Brytyjskie wozy bojowe z napędem elektrycznym?
Zapytanie w formie RFI (Request for Information) przekazano w grudniu zeszłego roku do różnych zainteresowanych podmiotów przemysłowych, placówek naukowo-badawczych czy akademickich.
Celem jest przede wszystkim dokonanie przeglądu możliwości zastosowania różnych konfiguracji napędów elektrycznych (electric drive -E-drive) lub hybrydowych na wybranych platformach ale i określenie ich odporności na wpływ środowiska pracy, warunków eksploatacji czy innych zagrożeń jak chociażby cyberataku.
Sam program jest podzielony na dwie fazy. Pierwsza ma dać odpowiedź czy obecna lub dostępna w niedługim czasie technologia jest w stanie spełnić wymagania stawiane przez wojsko. Natomiast druga skoncentrowana będzie na ograniczeniu ryzyka wprowadzenia nowych rodzajów napędów do eksploatacji w różnych pojazdach i wykazaniu pełnej przydatności nowej technologii do użycia.
Napęd elektryczny ma niewątpliwie wiele zalet ponieważ daje wysoką sprawność przetwarzania energii na moment obrotowy, nawet maksymalną moc przy małych obrotach, jest cichy podczas pracy i ma niewielką sygnaturę termiczną. Ponadto napęd taki można przeciążyć, jest prostszy konstrukcyjnie, lżejszy i trwalszy niż napędy spalinowe.
Co do samego zmniejszenia zużycia paliwa to przede wszystkim zależeć to będzie od zastosowanej technologii źródeł energii dla tego rodzaju napędu. Możliwe jest zatem, że kolejne kroki pójdą w kierunku zbudowania zasilania hybrydowego - ogniwa paliwowe połączone z bateriami lekkich akumulatorów o niewielkich gabarytach i dużej pojemności.
Natomiast wobec ciężkich pojazdów wojskowych biorąc pod uwagę warunki ich eksploatacji to zastosowanie efektywnych silników elektrycznych nie będzie już takie proste jak w wypadku osobowych samochodów cywilnych.
Napędy hybrydowe to swego rodzaju rozwiązanie pośrednie eliminujące niektóre wady zarówno napędów elektrycznych jak i spalinowych.
Czytaj też: Rekord lotu elektrycznego śmigłowca R44
myślący bardziej
Zrozumcie ludziska, że ja nie boję się nowego: pojazdy elektryczne i hybrydowe są starsze od spalinowych, to żadna nowość! Jak przez 200 lat się nie udało dokonać przełomu w akumulatorach, to się go nie dokona. W paliwach i silnikach spalinowych odbył się ogromny postęp. W akumulatorach i silnikach elektrycznych tak naprawdę niewielki (bardziej postęp jest na ich sterowaniu impulsowym za pomocą półprzewodników dużych mocy - to też jest duże i wymaga chłodzenia). To fizycznie niemożliwe by kiedykolwiek akumulator miał na kg masy tyle zgromadzonej energii co kg paliwa. Silniki elektryczne sprawdzają się tylko tam, gdzie nie trzeba tych akumulatorów wozić: w trolejbusach, tramwajach i pociągach lub gdzie nie ma powietrza do silników spalinowych (okręty podwodne). Nawet tam, gdzie jest mnóstwo miejsca i potrzebny jest balast, czyli akumulatory nie byłyby zbędną masą, czyli na statkach nawodnych, też napęd elektryczny się nie sprawdził. Uwierzę w silniki elektryczne jak będzie inne zasilanie niż akumulatory: jak Chińczyki (przodują w technologiach kwantowych) wynajdą jakąś teleportację elektronów do układu zasilającego pojazd albo ktoś wytworzy/złapie antymaterię i zrobi jakiś lekki generator zasilany anihilacją to w silniki elektryczne uwierzę. W zasilane akumulatorami nie. To że na akumulator jeździ hulajnoga i się sprawdza (de facto nie tak bardzo: chyba wszyscy wiecie, że urządzenia elektryczne są fajne na początku, ale laptop, telefon czy wiertarka, wkrętak, po 300 ładowaniach już takie fajne nie są a koszt akumulatorów prawie dorównuje cenie nowego sprzętu i jak liczyć z amortyzacją, to wcale tanio już nie jest) nie oznacza, że sprawdzi się KTO. Jak silnik dać w środku, jak ktoś tu radził, to już nie będzie zysków na masie z likwidacji półosi napędowych. I nie wszystko się technicznie skaluje. Zabawkę elektryczną, małą, łatwo jest zrobić hermetyczną i z adekwatnym odprowadzeniem ciepła. Ale nie znaczy to, że łatwo to zrobić z czymś dużo większym. Gdy rozmiary rosną liniowo, to powierzchnia z kwadratem a objętość z sześcianem. Jak powiększymy silnik 3 razy, to jego objętość wzrośnie 27 razy (i moc mniej więcej tyle samo) ale powierzchnia tylko 9 razy a nie 27 razy i zaczynamy mieć problem z odprowadzeniem ciepła przy hermetycznej obudowie. Dlatego nie wszystko co działa na modelach laboratoryjnych, działa na dużą skalę. Niekiedy zresztą jest odwrotnie ze skalowaniem w technice: nie wiem czy komuś na świecie udało się zbudować silnik turboodrzutowy o kilku centymetrowych rozmiarach (takie kilkudziesięciocentymetrowe są ekstremalnie trudne do budowy i mają obroty 200000/min a kilka razy mniejszy musiałby pewnie kręcić się jeszcze szybciej). A już całkiem ktoś dał popalić z pomysłami typu wodór. To najlżejszy znany pierwiastek. Co oznacza, że na kg paliwa miałby największą objętość. A do tego dochodzą problemy z jego przechowywaniem (w Kosmosie jest łatwiej, bo jest zimno i jest dobra termoizolacja) i wybuchowością. No i ogniwa paliwowe wymagają kosztującej fortunę elektrody platynowej. Dopiero by wojsko kradło... ;) I jak ktoś myśli, że akumulatory są mniej palne od paliw, to chyba tego nie przemyślał, albo nie słyszał o samozapłonach baterii litowo-jonowych czy eksplozjach akumulatorowni z powodu wydzielającego się wodoru. Jak w czymś się przechowuje dużo energii, to jest to wysokoenergetyczne, a jak jest wysokoenergetyczne, to podatne na szybkie uwalnianie się energii, zwykle w postaci wybuchu lub zapłonu i trzeba się mocno namęczyć by do tego nie doszło.
Marcin
Pierwsze zdanie i w zasadzie mozna przestac czytac Twoj dyrdymaly, bo zalozenie ze jesli nie udalo sie dokonac przelomu w akumulatorach to sie go nie dokona brzmi jak madrosc wyssana z brudnego palca. Otoz postep od czasu ogniwa Volta jest gigantyczny i upakowanie energii rosnie z kazdym rokiem, czego dowodem sa chociazby akumulatory do aut Tesli. Ponadto fizycznie mozliwe jest zeby kg akumilatora mial zgromadzone wiecej energii niz kg paliwa, wystarczy tylko zrozumiec jak dziala nadprzewodnik. Ale to juz fizyka poza Twoim zasiegiem jak wnioskuje z poziomu reszty wypowiedzi. "Nadprzewodnikowy zasobnik energii" poczytaj moze cos dotrze. I orzy okazji wlasnie ktos w us army zlozyl patent na nadprzewodnik w temperaturze pokojowej. Takze cos jest na rzeczy. Oprocz tego odpada kwestia ciagniecia za armia transporotw ropy cysternami. Energie mozna wytworzyc na miejscu.
Jerzy
Obecnie pewnie na elektryczne wozy bojowe jest zbyt wcześnie, ale w przyszłości mogę to sobie wyobrazić, tak samo jak i zaleta takiego rozwiązania. Brak ropy/benzyny mniejsze ryzyko pożaru i eksplozji po trafieniu, mniejszy jest też ślad termiczny pojazdu elektrycznego. Kwestię ładowania akumulatorów można rozwiązać przez szybkowymienne moduły baterii. Zresztą same baterie możnaby spróbować tak rozwiązać aby stanowiły np dodatkowy element opancerzenia.
Ciapuła
Rozumiem potrzebę "ekologizacji" wojska ale wydaje się że zaczyna to nabierać formę groteski, chciałbym wiedzieć jak logistycznie i czasowo rozwiąże się problem "tankowania" pojazdów bo powszechnie wiadomo że ładowanie akumulatorów trwa kilka godzin także trwałość napędu i odległość możliwa do pokonania nie jest imponująca, zamiast szukać tu ekologii może warto się zastanowić nad wyglądem wojskowych pojazdów wystarczy spojrzeć na nasze wojskowe Jelcze - kanciaste z prosto postawionymi ścianami kabiny czy może mi ktoś dać sensowną odpowiedź dlaczego pojazdy wojskowe nie spełniają najmniejszych norm aerodynamicznych ?
Michnik
@myślący bardziej- w kwestii T-72 vs Abrams to raczej upatrywałbym tutaj dostępność części, koszt naprawy i nie potrzebne były zapewne zgody (może nie tak rygorystyczne) na modyfikacje, naprawy itp. producenta czyli jankesów.
MAZU
@myślący bardziej - Jak na razie nie ma sensownych elektrycznych silników osiowych dużej mocy, czyli w twojej terminologii "silników elektrycznych w kołach". Powód jest prozaiczny - tak ulokowane silniki rozwalają wibracje (masa nieresorowana), dlatego póki co używa się je w bardzo lekkich pojazdach typu rowery. Zatem regułą jest, że w dużych, ciężkich pojazdach elektryczne silniki są przy osiach napędowych WEWNĄTRZ pojazdu. Kiedy jednak powstaną trwałe elektryczne silniki osiowe dużej mocy (zintegrowane z kołami) to będą się one znajdowały również w kołach zapasowych. Jakbyś nie wiedział co to jest koło zapasowe, to zajrzyj do Wiki. W wypadku zniszczenia "koła z silnikiem" wymienia się je na nowe i gra gitara (to takie stare przysłowie, ale nie staropolskie). Czyli „naprawa silnika” sprowadza się do wymiany koła na nowe. Co do akumulatorów, to zapewniają one (magazynują) ok. 10-15% mocy, zaś resztę dostarcza generator-diesel z duuużym bakiem ropy. Co do kabli, to łatwiej je wymienić niż sprzęgło, prawda? Co do samej koncepcji, to nienajgorszy inżynier, jakim był Ferdynand Porsche (tak, ten od "Garbusa" i działa samobieżnego "Ferdynand"), używał tego rozwiązania w 1940 r. (generator diesla zasilający silniki elektryczne napędzające koła napędowe gąsienic). Jak sądzę, przez 80 lat nieco tą technologię udoskonalona, ale co ja tam wiem. M
śmiech to zdrowie
"hip", pewnie też już odkurzają BTR-70 i inną swoją wspaniałą myśl techniczną. Słyszał jakie normy musi spełniać elektronika wojska? To nie twój chiński smartfon, oględnie mówiąc.
gru
@hipp: Rozumiem że rosyjscy specjaliści wymienili Ci już szarą substancję wewnątrz czaszki na lampy.
mysleć
@myślący bardziej - pozostaje ci jeszcze przekonać angoli nie pomnych złych doświadczeń Speera i Porsche, że są w błędzie. Poniekąd i Muska też. A tak bardziej na serio - trudno byłoby tu w komentarzach zacząć konstruować wóz bojowy z napędem elektrycznym tylko po to by przekonać "klasyków" obawiających się nowego. Zresztą w warunkach polskich dyskusja jest mocno przedwczesna. Nie wprowadzajmy w zakłopotanie premiera. Co do hamowania z góry - silniki w trybie odzysku energii nie podgrzeją się mocniej niż w trybie roboczym.
hipp
Dlaczego Rosja przechodzi z elektroniki półprzewodnikowej na lampową, bo lampowa jest mniej awaryjna w warunkach bojowych, gdzie wilgoć, woda i uszkodzenia mechaniczne powodują b. duża awaryjność, a ponadto lampy są bardziej odporne na ewentualne działania promieniowania radioaktywnego.
myślący bardziej
@myśleć: "warto zwrócić uwagę ile zbędnych, ciężkich mechanizmów można wywalić np. w pojeździe wieloosiowym, zastępując je silnikami elektrycznymi w kołach.". No i chyba tego nie przemyślałeś. Jedyne co można wywalić, to półosie napędowe, mechanizmy różnicowe i wał napędowy. Wahacze i reszta zawieszenia i hamulce zostaną i to bardziej masywne, bo koła będą z ciężkimi silnikami elektrycznymi. Śmiem wątpić, by wywalone elementy były cięższe od silników elektrycznych w piastach kół, z obudowami zabezpieczającymi przed minami przeciwpiechotnymi, wodą i kurzem, a jednocześnie umożliwiającymi odprowadzanie ciepła z silników (ciekawe też jak je chronić przed ciepłem przy długim zjeździe z góry na hamulcach, np. w warunkach górskich) i kabli o dużych przekrojach (zasilanie musiałoby być niskonapięciowe), również zabezpieczonych przed warunkami środowiska bojowego i elektroniką dużej mocy (radiatory, wentylatory, obudowy wodo i pyło odporne) do sterowania tymi silnikami + systemy gaśnicze (kable i silniki elektryczne się palą, w przeciwieństwie do półosi i piast metalowych). Chyba tego nie przemyślałeś. Nic z tego, co tu jest dyskutowane nie jest nowością. To samochody spalinowe są nowszym rozwiązaniem. Samochody elektryczne są starsze od spalinowych. Pierwszym samochodem, który w 1906 złamał barierę 200km/h był samochód elektryczny. Elektryczne hybrydowe przeniesienie napędu to już robił F. Porsche (a nie był pionierem, nie chce mi się szukać kto był pierwszy) w 188 tonowym monstrum - czołgu Panzer VIII Maus a wcześniej w konkurencie Tygrysa, VK 4501 - w obu przypadkach się nie sprawdziło. W dodatku bystry Albert Speer zauważył, że w czasie wojny trudno o miedź i podobne surowce, więc jak nie muszą być stosowane, to nie powinny. Teraz będzie jeszcze gorzej, bo te wszelkie zaawansowane akumulatory i elektroniki dużych mocy do sterowania napędów, wymagają strategicznych egzotycznych pierwiastków, np. ziem rzadkich, które w 97% są w posiadaniu Chin albo Rosji. Ponadto o ile widzę szeregowych żołnierzy, którzy zmieniają piastę i półoś napędową w uszkodzonym na minie KTO, to mniej widzę, by w takim przypadku był w załodze ktoś, kto sobie poradzi z uszkodzoną zwarciami rozdzielnią elektryczną, naprawi elektronikę czy nawet wysokoprądowe kable, a i to przecież będzie potrzebny mechanik, by koło z silnikiem elektrycznym założyć. I to może być droga impreza tak narażać w 6-9 kołowym transporterze 6 silników elektrycznych na ostrzał/miny. I oprócz mechanika będziesz musiał mieć w załodze elektryka. Polowy warsztat wytoczy nową piastę czy półoś (choć może nie tej trwałości jak oryginał) z jakiegoś złomu, ale przestrzelonego czy spalonego silnika elektrycznego nie naprawisz bez fabrycznego zamiennika. Jak w 6 kołowym transporterze z 400KM silnikiem stracisz koło, to dalej masz 400KM, ale jak w kole był silnik elektryczny, to masz 1/6 mocy mniej. Nie wszystko co ładnie wygląda na poligonowej ustawce przed udekorowaną trybuną dla decydentów sprawdza się w realiach prawdziwych działań bojowych. Zobacz jak Syria przez tyle lat wojny była w stanie zachować zadziwiającą ilość T-72 ma chodzie a jak Irakowi szybko się wykruszyły Abramsy i teraz nie chce słyszeć o amerykańskich czołgach. Ktoś tu wspominał o płynności ruchu: przekładnie hydrokinetyczne też taką zapewniają. Jeśli chodzi o głośność, to jakoś nie zauważyłem by elektryczne autobusy były cichsze od nowoczesnych spalinowych: w elektrycznych autobusach jest i głośna dmuchawa i też jest dużo ciepła z elektryki i elektroniki. Od zasilania elektryki i elektroniki na postoju nie powinien być oczywiście silnik główny tylko duży akumulator lub APU a APU może być bardzo ciche, kwestia wykonania.
jasne że hybrydowy
Napęd hybrydowy o przeniesieniu czysto elektrycznym ma duże zalety, np. płynność i precyzja ruchu pojazdu, zdolność praktycznie bezgłośnego przemieszczania się na małą odległość, czy najważniejsze, zdolność pozostawania w pełnej gotowości bojowej bez włączonego silnika (mamy dużą baterię) czyli nie będąc "żarówką" na termowizji.
MAZU
Na tym polega postęp, że się myśli, kombinuje, inaczej układa klocki. Trzeba próbować a nie krytykować. M
myśleć
Zamiast krytykować pomysł z powodu wagi baterii, warto zwrócić uwagę ile zbędnych, ciężkich mechanizmów można wywalić np. w pojeździe wieloosiowym, zastępując je silnikami elektrycznymi w kołach. A kto powiedział, że muszą być koniecznie baterie a nie centralny generator spalinowy lub ogniwa wodorowe? Suma wagi tak przemyślanego pojazdu może się okazać bardzo konkurencyjna do ton łożysk, wałów i przekładni. A jeśli w przyszłości dodamy do tego zawieszenie z odzyskiem energii .. Tu mamy przykład rzeczywistego dialogu technicznego
Jami
Kilka lat temu krajowa firma proponowała quda elektrycznego m. in. do wojska. 17 kw mocy dostępne od zaraz w zupełności wystarczy, cichutki a przy tym świetnie radził sobie z ciężkim, mokrym terenie. Ale do tak ciężkich pojazdów to chyba hybryda. BRDM był cichutki, diesel Bobra czy innego rozpoznawczaka obudzi już samym drżeniem umarłego a co dopiero hałasem
Fanklub Daviena
Mogli się ze mną skontaktować, to zaoszczędziłbym miliony podatników na brednie z góry skazane na fiasko. O ile bowiem napęd elektryczny ma wysoką sprawność energetyczną, to sam napęd to za mało - potrzebne jest jeszcze jego zasilanie. Natomiast całość: produkcja prądu + ładowanie akumulatorów + rozładowanie akumulatorów + napęd ma już sumaryczną sprawność bez porównania gorszą do silnika spalinowego a i sygnatura termiczna ładowanych akumulatorów jest duża. Ale to jeszcze pikuś. Najgorsze jest to, że na kg masy najlepszego na świecie akumulatora dostaje się 7x mniej składowanej energii niż w 1kg oleju napędowego i to właśnie sprawia, że wozy bojowe z napędem elektrycznym to brednia. No chyba, że ktoś przy tej samej masie napędu liczonego jako całość (ze zbiornikami paliwa/akumulatorami) chce mieć kilka razy mniejszy zasięg od pojazdów przeciwnika z silnikami diesla... I nigdy to się nie wyrówna, bo nie sposób zrobić elektrod akumulatorów o rozmiarach molekuł a paliwa gromadzą energię na poziomie molekularnym, więc gęstość energii na masę w tym drugim przypadku zawsze będzie nieporównanie większa. To ekooszołomstwo w wojsku mnie rozśmiesza: jest niczym zakaz stosowania spłonek z piorunianem rtęci - gdy ekolodzy martwią się, że naboje zabijające ludzi będą szkodzić środowisku. No ale może ekologowi trafionemu pociskiem będzie lżej umierać, gdy będzie miał świadomość, że przynajmniej nabój, który go trafił, nie skaził rtęcią środowiska! :)
emi
15 ton w terenie na baterie.
Aster
Elektryczne ? czemu nie , ale tylko na wodor , plug in ... radze ogladnac na You Tube co sie dzieje z "bateriami" w czasie zderzenie ...
Jan z Krakowa
Bardzo ciekawe zagadnienie i artykuł. Skomentowałem poniżej niektóre ryzykowne swierdzenia podane w artykule: >>Napęd elektryczny ma niewątpliwie wiele zalet ponieważ daje wysoką sprawność przetwarzania energii na moment obrotowy, nawet maksymalną moc przy małych obrotach, jest cichy podczas pracy i ma niewielką sygnaturę termiczną. Ponadto napęd taki można przeciążyć, jest prostszy konstrukcyjnie, lżejszy i trwalszy niż napędy spalinowe.<< 1. Sprawność nie jest taka duża, bo to nie jest tramwaj. Energia chemiczna w akumulatorach musi być najpierw w tychże zamieniona na elektr. , a następnie w silniku na mechaniczną. Mniejsze od jedności sprawności tych dwóch procesów się przemnażają. 2. Z grubsza moc mech. w silniku elektr. (indukcyjnym czy dc ), a także spalinowym) jest równa iloczynowi momentu obr. i prędkości obrotowej. W związku z tym w żadnym silniku cuda się nie zdarzą, i żeby osiągnąć maks. moc przy małych obrotach musi być wytwarzany duży moment elektr., a więc duży prąd płynący przez silnik (akumulatory zdechną szybko). 3. Powyższe odnosi się także do możliwości przeciążania takiego układu napędowego (sterowanie + akumulatory + silnik). 4. Akumulatory+silnik elektr. nie są lżejsze od spalinowej napędowej (diesel, turbina). Wydaje mi się, że gęstość energii w paliwie chem. jest większa niż w najlepszych akumulatorach. 5. Dyskusyjną sprawą jest trwałość. Pozdrawiam.
Cywill
Pojazdy zwiadu powinny być ciche (elektryczne lub hybrydowe) ze zrozumiałych względów.
Ldod
Jeździłem autami elektrycznymi i tak na prawdę jest więcej wad niż zalet. Nic tak naprawdę nie można zrobić z takim autem a co dopiero w warunkach bojowych. Poza tym to ładowanie, a prąd trzeba skądś brać....