ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТРАНСМИССИИ ДЛЯ ТАНКОВ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТРАНСМИССИИ ДЛЯ ТАНКОВ

R.M. Ogorkiewicz

Electric transmissions for tanks.

International defense review, 1990, Nо 2, р.196-197

Эта статья редактора-консультанта по боевым бронированным машинам профессора Огоркевича представляет собой исторические и международные предпосылки к более обшир­ному техническому трактату по электроприво­дам, представляемым фирмой FMC, который должен быть опубликован в одном из после­дующих номеров журнала  idr.

Рис. 1. Один из опытных образцов гусеничного БТР "Кобра" фирмы АСЕС, демонстрирующий преимущества установ­ки электрических трансмиссий

Идея о танках с электрическими трансмиссиями, возможно, ка­жется новой. В действительности она так же стара, как и сами танки. Более того, на некоторых из самых ранних танков фактически были установлены электрические трансмиссии. Но в течение 73 лет, прошедших с тех пор, они устанавливались лишь на нескольких танках и оказались безуспешными. В результате их перестали считать возможной альтернативой механическим или гидромеханическим трансмиссиям.

Однако ситуация изменилась. Прежде всего, в настоящее время существуют новые соображения для рассмотрения возможности использования электрических трансмиссий, которые совершенно отличаются от тех соображений, которые мотивировали их более раннее использование. В то же время современные успехи в облас­ти электротехники обеспечили создание новых узлов и систем трансмиссии, которые очень отличаются от тех, что испытывались и терпели неудачу в прошлом.

Электрические трансмиссии привлекали вникание по двум причинам. Одна из них заключалась в том, что генераторы и электродвигатели постоянного тока при их сочетании обеспечивали удобный способ передачи мощности от двигателя к гусеницам. Электрическая трансмиссия также обеспечивала требуемые бесступенчатые характе­ристики изменения моментов на ведущих колесах в зависимости от скорости движения. Другой причиной было отсутствие бесступенчатых механических трансмиссий, особенно для тяжелых танков.

В результате электрическая трансмиссия была принята для второго французского танка st. chamond, 400 таких танков бы­ло выпущено за период с 1916 по 1918 г. Она состояла из генератора постоянного тока с приводом от двигателя и двигателя пос­тоянного тока для каждого из ведущих колес гусеницы. Подобные трансмиссии постоянного тока испытывались в 1917 г. на одном, или двух британских тяжелых танках Mark iv и были приняты также для двух сверхтяжелых танков к-wagen     массой 148 т, которые создавались в Германии в 1918 г., но не были закончены.

Единственными танками с электрическими трансмиссиями, при­нятыми на вооружение в течение последующих двух десятилетий, были французские тяжелые (69 т) танки 2С, разработанные в 1918г. Десять таких танков было изготовлено и оставалось на вооружение до 1940 г.

Во время второй мировой войны наблюдалось оживление интереса к использованию электрических трансмиссий на тяжелых танках. Одним из примеров этого явился экспериментальный 63,5-т тяжелый танк TOG, изготовленный в Великобритании в 1940 г. Другим примером явилась безуспешная альтернатива фирмы "Порше" немецкому тяжелому танку "Тигр-1", которая, в конечном счете, была превращена 88-мм тяжелую самоходную противотанковую установ­ку "Фердинанд" или "Элефант".

Было изготовлено девяносто таких установок, и они все еще являются единственными бронированными машинами с электрическими трансмиссиями, используемыми в действии со времен французского танка St. Chamond первой мировой войны.

Электрические трансмиссии использовались также на двух опытных образцах 188-т сверхтяжелого танка "Маус", созданных в Германии в 1943-44 г.г. На опытном образце тяжелого танка T-1B1, созданного в США в 1943 г., также использовалась электрическая трансмиссия фирмы "Дженерал электрик". Подобная трансмиссия использовалась затем на среднем танке Т-23 США, 250 единиц которого было изготовлено к концу второй мировой войны, но так и не поступило на вооружение.

Как и все более ранние, танки танк Т-23 имел электрическую трансмиссию постоянного тока. Она была разработана на самом высоком уровне по сравнению с другими электрическими трансмиссиями, но была сравнительно тяжелой, малопроизводительной и дорогостоящей. В результате этих недостатков до 1961 г. к электричес­ким трансмиссиям интерес проявлялся мало. В 60-х годах фирма "Дженерал электрик" предложила армии США использовать электрическую трансмиссию для танков. К тому времени появились новые типы электрических трансмиссий и возможность их использования с газотурбинными двигателями, которые обеспечивают более эффективную их работу.

Наиболее простой из новых типов электрических трансмиссий является электрическая трансмиссия переменно-постоянного тока. В ее составе имеется генератор переменного тока, выпрямитель и два тяговых электродвигателя постоянного тока, которые приводят в движение правую и левую гусеницы. Такая трансмиссия была из­готовлена в Бельгии фирмой АСЕС и установлена в модернизирован­ный легкий танк Ivl-24. Затем фирма АСЕС разработала и изготовила с такой трансмиссией легкий гусеничный бронетранспортер "Кобра".

Безусловно, БТР "Кобра" не был первой в мире бронированной машиной с электрической трансмиссией, как заявляли. Но он был первой такой машиной, произведенной после второй мировой войны. Более того, он много сделал в последние годы для поддержания интереса к электрическим трансмиссиям, особенно демонстрируя их преимущества. Электрическая трансмиссия выполнена в виде компактного модуля двигателя и плоского генератора переменного тока в передней части машины и тяговых электродвигателей в кормовой части под сиденьями десанта. Однако хорошая компоновка генерато­ра и электродвигателей достигнута за счет частичного использова­ния регенерированного управления, то есть для облегчения поворота используются фрикционные и тормозные устройства. Если бы электродвигатели использовались в генераторном режиме (тормозном), то их размеры были бы большими.

Фактически габариты электродвигателей, которые при повороте работают в генераторном (тормозном) режиме и передают генериро­ванную мощность на электродвигатель забегающего борта, имеют большие размеры. Поэтому в настоящее время сложилось мнение, что трансмиссия будущего должна быть не полнопоточной электри­ческой, а электромеханической. Предлагается добавление поперечного вала между бортовыми передачами для передачи рекуперируемой мощности от отстающей гусеницы на забегающую механическим спосо­бом, что позволит снизить объем электродвигателей и потери энергии, преобразуемой из механической в электрическую и об­ратно в механическую.

В БТР "Кобра" при крутых поворотах вся мощность от генера­тора переменного тока передается на электродвигатель забегающе­го борта, а отстающая гусеница тормозится механическим путем. Это значит, что БТР "Кобра" управляется при малых радиусах поворота за счет фрикционов и тормозов. Поворот за счет фрикцио­нов и тормозов в настоящее время еще используется на некоторых легких машинах. Однако на более тяжелых машинах от такого способа управления отказались как от неотвечающего современным требованиям.

Следует считать, что электрическая трансмиссия переменно-постоянного тока по типу той, что выполнена на БТР "Кобра", может быть заменена более перспективной электрической транс­миссией на переменном токе. Она состоит из генератора перемен­ного тока, выпрямителя, преобразователей и асинхронных электро­двигателей переменного тока с короткозамкнутым ротором. Такая трансмиссия была изготовлена в CШA в конце 1960-х годов фирмой FMC и установлена на БТР М-113. Фирма FMC изготовила также другую электрическую трансмиссию, которая была испытана на сочлененной колесной машине. В ней выпрямитель и преобразо­ватели были заменены твердотельными преобразователями частоты или понижающими преобразователями частоты переменного напряжения.

Ни одна из этих двух трансмиссий не была принята, но примерно в I980 г, были предложены новые электрические трансмиссии переменного тока, в которых должны были использоваться разра­ботки электродвигателей на редкоземельных элементах с постоян­ным магнитом. В частности, фирма "Гappeт" предложила электри­ческую трансмиссию, в которой использовались выпрямитель, преобразователи и электродвигатели с постоянным магнитами на основе самария и кобальта, а фирма "Дженерал электрик" предложила трансмиссию, в которой сочетаются синхронные двигатели с постоянным магнитом с понижающими преобразователями частоты переменно­го напряжения.

В последнее время появились другие генераторы переменного тока и двигатели с постоянными магнитами, в некоторых из этих двигателей используются неодимовожелезные магниты.

Кроме разработки новых более компактных и более эффективных узлов, в последнее время появились новые причины для рассмотрения возможности использования электрических трансмиссий. В частности, разработка электромагнитных и электротермических пушек наряду с возрастающим использованием электроприводов для тан­ковых башен и других подсистем привела к концепции "полностью электрического" танка. Дополнительным стимулом разработки электрических трансмиссий явились машины-роботы, для которых они особенно привлекательны благодаря легкости, с которой можно ими управлять.

Поэтому не удивительно, что два ведущих производителя бронированных машин США (отделение "Ленд системз" фирмы "Дженерал дайнэмикс" и отделение "Орднанс" фирмы FMC) проявляют боль­шой интерес к электрическим, трансмиссиям и в последнее время создали экспериментальные машины с электрическими трансмиссиями. Еще одним свидетельством интереса является симпозиум 1968 г. по электрическим трансмиссиям в академии по военной технике министерства обороны Западной Германии, где БМП "Мардер" осна­щается экспериментальной электрической трансмиссией. Во Франции под эгидой фирмы cgee Aisthom также создана группа по ис­следованию возможности использования электрических трансмиссий на военных машинах. В Великобритании исследования по электри­ческим трансмиссиям осуществляет фирма "Маркони комманд энд контроул системз" при поддержке научно-исследовательского центра вооружений.