ГЛАВНАЯ НА ВООРУЖЕНИИ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ
РАЗРАБОТКИ
ОГНЕВАЯ МОЩЬ
ЗАЩИТА ПОДВИЖНОСТЬ 

ЭКСКЛЮЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ  БИБЛИОТЕКА ФОТООБЗОРЫ
 
 

РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИИ В ГЕРМАНИИ

Ранее проявление интереса к использованию электрических трансмиссий в бронированных машинах в основном сводилось к про­ведению исследовательских работ. Исключением из этого являются электрические трансмиссии, разработанные в Германии фирмой "Магнет мотор гезелльшафт мит бешренктер хафтунг". Фактически фирма "Магнет мотор" создала несколько перспективных электри­ческих трансмиссий и продемонстрировала их возможности в реаль­ных условиях.

Фирма "Магнет мотор" была основана в I980 г. для разработ­ки электродвигателей на основе постоянных магнитов и к 1985 г. она успешно использовала их в железнодорожных транспортных средствах горнодобывающей промышленности, а также на обществен­ном транспорте (междугородний автобус). В середине 1980-х го­дов фирма начала также работать над электрическими трансмиссиями для бронированных машин. Эта работа была одобрена и профинанси­рована министерством обороны Германии.

Первый этап работы включал создание небронированной колес­ной испытательной установки с 240-кВт шестицилиндровым дизельным двигателем MWM с электрической трансмиссией, выполненной в виде мотор-колес. Эта машина с колесной формулой 4х4 была созда­на в 1986 г. и использовалась для показа возможности применения электрической трансмиссии фирмы "Магнет мотор" для военных ма­шин. Были получены положительные экспериментальные результаты, скорость движения машины достигала 70 км/ч. более того, была апробирована возможность управления электрической трансмиссией по предупреждению заноса машины.

В принципе, электрическая трансмиссия, принятая фирмой "Магнет мотор" за основу, представляет собой электрический при­вод типа AC-DC-AC (переменный ток - постоянный ток - пере­менный ток). В ней используется генератор переменного тока с выпрямителем для преобразования переменного тока в постоянный и затем преобразования последнего снова в переменный ток с регу­лируемой частотой напряжения в зависимости от потребной частоты вращения роторов электродвигателей. Подобные системы считаются в настоящее время наиболее приемлемыми для электрических транс­миссий бронированных машин. Следует отметить, что электрическая трансмиссия фирмы "Магнет мотор" имеет электрические машины, вы­полненные на основе постоянных магнитов (МЕР).

Двигатели/генераторы МЕР состоят из статора с большим чис­лом радиальных полюсов, каждый из которых имеет одну или более обмоток, и концентрического цилиндрического ротора, к внутрен­ней поверхности которого прикреплены постоянные магниты.

Мотор-генераторы МЕР могут работать как в режиме двигателя, так и в генераторном режиме. Вследствие применения на роторе постоянных магнитов, на машинах такого типа отсутствуют подвиж­ные и скользящие элементы  контактов. Кроме того, так как магни­ты на роторе размещены радиально и на большем расстоянии, чем в обычных электродвигателях, площадь поверхности магнитов увели­чивается и развиваемый крутящий момент также возрастает. Эти машины могут  создавать крутящий момент в 2,5 раза и даже в 9 раз больший и отдавать большую энергию, чем обычные электродвигатели такого же наружного диаметра, В то же время осевая длина их также меньше, что делает мотор-генераторы МЕР компактными, а это особенно важно при использовании их в качестве двигателей при размещении в ступицах колес.

После испытаний макета с колесной формулой 4х4 последова­ло использование электроприводов фирмы "Магнет мотор" на двух других машинах.

Одной из них была БМП "Мардер", в которую была установлена электрическая трансмиссия фирмы "Магнет мотор" вместо гидроме­ханической трансмиссии HSWL-194 фирмы "Ренк".

БМП "Мардер" с электрической трансмиссией фирмы "Магнет мотор"

Рис. 1.  БМП "Мардер" с электрической трансмиссией фирмы "Магнет мотор"

Общая компоновка трансмиссии, установленной в БМП "Мардер", традиционная. Генератор переменного тока соединен с дизельным двигателем, а электродвигатели размещены по бортам и соединены с гусеницами через бортовые редукторы. Электрическая трансмиссия выполнена таким образом, что имеются шесть уровней передаваемой через трансмиссию мощности. Максимальная полная мощность двига­теля МВ-833Еа500 фирмы MTU на машине 440 кВт при 2250 мин-1, а генератор переменного тока имеет мощность 420 кВт при той же частоте вращения вала двигателя. Максимальная частота вращения роторов каждого из двух электродвигателей 3500 мин. а макси­мальная мощность 750 кВт. Установка электродвигателей такой мощ­ности обусловлена рекуперацией мощности с отстающей гусеницы на забегающую в случае перевода электродвигателя отстающей гусеницы в генераторный режим при повороте.

Номинальная мощность электродвигателей могла бы быть значи­тельно снижена, если бы от классической компоновки с двумя отдель­ными приводными электродвигателями отказались в пользу электро­механической системы с поперечным валом для передачи мощности с одной гусеницы на другую во время поворота. Такая трансмиссия будет иметь два электродвигателя, один из которых будет служить для приведения в движение машины, а другой для поворота. При такой схеме электродвигатель для приведения в движение мог бы быть меньше любого из двигателей классической системы (то есть с расположением двух электродвигателей по бортам), а электродви­гатель для управления поворотом еще меньше. Однако для разработ­ки электромеханической трансмиссии потребуется больше времени и у нее отсутствует гибкость в компоновке, что тоже создает определенные трудности при установке ее в машину. Электрическая трансмиссия, установленная в БМП "Мардер", способна при торможении рассеивать тормозную мощность до 1500 кВт аналогично гидравлическому замедлителю гидромеханических транс­миссий.

Подобно другим современным электрическим трансмиссиям, электрическая трансмиссия БМП "Мардер" имеет относительно боль­шие размеры преобразователей, которые занимают большую часть объема корпуса. Однако размеры преобразователей могут быть уменьшены за счет разработки и внедрения полупроводниковых переключателей мощности.

БМП "Мардер" с электрической трансмиссией успешно прошла всесторонние испытания, во время которых было установлено, что машина с электрической трансмиссией, имеющая массу 29500 кг, способна двигаться со скоростью 72 км/ч, что соответствует ха­рактеристикам серийной машины. Она оказалась также подвижной и высоко маневренной, что автор статьи смог увидеть во время недавнего визита в фирму "Магнет мотор".

Другим, и даже более интересным, применением электрической трансмиссии, разработанной фирмой "Магнет мотор", которое автор статьи также смог недавно изучить, является многоколесная маши­на с колесной формулой 8х8. Она была специально разработана и изготовлена фирмой "Магнет мотор" для показа потенциальных пре­имуществ использования электрической трансмиссии на машинах та­кого типа.

Эта машина сравнима по габаритам с боевым танком, полная длина 7,06 м и ширина 3,01 м, масса до 32000 кг. В ней установ­лен 12-цилиндровый дизельный двигатель фирмы MWM с турбонаддувом, максимальная мощность которого 600кВт; он размещен в передней части корпуса около отделения водителя. Все восемь колес с независимой подвеской и управлением приводятся в движе­ние электродвигателями, размещенными в них. Система электропри­вода типа AC-DC-AC подобна по принципу работы системе БМП "Мар­дер", но вместо 2-х используются 8 двигателей МЕР.

Испытательная установка с колесной формулой 8х8 фирмы "Магнет мотор", передвигающаяся с большой скоростью по неровной местности

Рис. 2. Испытательная установка с колесной формулой 8х8 фирмы "Магнет мотор", передвигающаяся с большой скоростью по неровной местности

передачи мощности в электроприводе машины с колесной формулой 8х8 с уникальными генератором и электродвигателями

Рис. 3. Схема передачи мощности в электроприводе машины с колесной формулой 8х8 с уникальными генератором и электродвигателями фирмы "Магнет мотор": 1 - генератор МЕР (4 частичных генератора); 2 - электродвигатель МЕР; 3 - цепь I; 4 - цепь II; 5 - цепь III; 6 - цепь IV; 7 - электродвигатель МЕР (4 частичных электродвигателя)

В противоположность электрической трансмиссии БМП "Мардер", электродвигатели и преобразователь переменного тока каждый разделены на четыре (вместо шести) частичных режима работы. Это значит, что имеется четыре цепи, соединяющие каждый из них, что предусматривает степень "незначительного снижения эффектив­ности" в случае повреждения системы. Каждый электродвигатель обладает длительным режимом работы с номинальной мощностью 70-80 кВт и максимальной мощностью 130 кВт, передаваемой от ко­лес с одной стороны на другую в течение восстановительного уп­равления, которое машина имеет возможность дополнять для ее обычного управления, что является одним из преимуществ по срав­нению с другими многоколесными машинами.

Рис. 4. Испытательная установка с колесной формулой 8х8 с электрической трансмиссией, которая включает электродвигатели фирмы "Магнет мотор" в ступицах колес

Рис. 4. Испытательная установка с колесной формулой 8х8 с электрической трансмиссией, которая включает электродвигатели фирмы "Магнет мотор" в ступицах колес

Электродвигатели установлены очень удачно в пределах бан­дажа колеса благодаря сочетанию их барабанообразной конфигурации и относительно низкого отношения сторон шин большого диаметра OT405/65R775 фирмы "Континентал", которыми оснащена эта экспериментальная машина. Эти шины нового типа cts, недавно рассматриваемого автором (см. журнал idr, 6/1991, pp.579-582), и их большой размер помогает также сохранять давление машины на грунт с относительно низким значением.

Установка электродвигателей в колесах неизбежно увеличивает неподрессоренную массу. Однако благодаря их относительно малой массы и устранению бортовой передачи и других механических элементов за счет электропривода, увеличение не подрессоренной массы оценивается не более 10-15 процентов по отношению к непод­рессоренной массе многоколесных машин с механическими силовыми передачами.

Для достижения достаточно высокой удельной мощности электро­двигатели должны быть с жидкостным охлаждением. Несмотря на это, соединения между корпусом и колесами очень простые. Таким обра­зом, в конструкции мотор-колес, помимо рычагов подвески, имеются кабели и гибкие шланги. В ходе дальнейшей разработки кабели и шланги будут объединены в один узел гибкой трубы.

Так как силовые соединения с колесами состоят просто из кабелей, в корпусе не содержатся ни валы, ни муфты сцепления, ни зубчатые передачи, которые имеют место у механических сило­вых передач многоколесных бронированных машин. В результате, машина может быть ниже и иметь более простую компоновку. Факти­чески высота экспериментальной машины с колесной формулой 8х8 по верхнюю часть крыши корпуса составляет лишь 1,5 м, а ее клиренс остался 0,45 м.

Сравнение относительной простоты электропривода (вверху) с механической силовой передачей машины с колесной формулой 8х8 (внизу

Рис. 5. Сравнение относительной простоты электропривода (вверху) с механической силовой передачей машины с колесной формулой 8х8 (внизу).

Преобразователи, которые составляют часть системы электро­привода. довольно громоздкие, но их удельная мощность уже в четыре раза больше удельной мощности преобразователей, установ­ленных на БМП "Мардер", а самые последние преобразователи имеют еще большую удельную мощность. Как и на БМП "Мардер", на этой машине возможно электродинамическое торможение, но на четырех задних колесах имеются также механические барабанные тормоза, которые используются для торможения на большой скорости, а также для остановки машины.

Разработка экспериментальной машины с колесной формулой 8х8 началась в 1987 г., а ее испытания проведены в 1989 г. С тех пор она успешно продемонстрировала свою способность преодолевать вброд глубокие водные преграды и передвигаться по дорогам со скоростью до 100 км/ч. При массе 25000 кг она оказа­лась способной разгоняться с места до 32 км/ч за 7,8 с.

Экспериментальная машина с колесной формулой 8х8, создан­ная фирмой "Магнет мотор", продемонстрировала несколько потен­циальных преимуществ электроприводов, особенно для многоколесных бронированных машин. В частности, она показала, что электричес­кие трансмиссии могут сделать эти машины проще, меньше и легче, чем машины с механическими трансмиссиями и силовыми передачами.

Р.М.Огоркевич

ELECTRIC TRANSMISSION PROGRESS IN GERMANY .

INTERNFTIONAL DEFENSE REVIEW, 1992. No2, p. I53-I54





 

 
 
ГЛАВНАЯ НА ВООРУЖЕНИИ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ
РАЗРАБОТКИ
ОГНЕВАЯ МОЩЬ
ЗАЩИТА ПОДВИЖНОСТЬ 

ЭКСКЛЮЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ  БИБЛИОТЕКА ФОТООБЗОРЫ