Travaux publics
Les premières voitures électriques sont apparues avant les voitures à moteur à combustion interne (ICE), en 1828. Au début du 20e siècle, les véhicules électriques représentaient plus d'un tiers de l'ensemble du parc automobile américain. Cependant, ils ont ensuite progressivement commencé à abandonner leurs positions, cédant aux voitures en termes d'autonomie, de commodité de ravitaillement et d'autres paramètres.
Plusieurs options de conception pour les véhicules électriques peuvent être mises en œuvre. Un véhicule électrique classique est alimenté par des batteries chargées à une borne de recharge. Un véhicule électrique avec une alimentation externe en énergie électrique reçoit de l'électricité à partir de conducteurs externes par une méthode de contact ou au moyen de champs électromagnétiques. Un moteur à combustion interne avec un générateur peut être installé pour recharger les batteries d'un véhicule électrique, ou l'électricité peut être générée à partir de carburants liquides ou gazeux directement en utilisant des piles à combustible catalytiques. Tous les schémas ci-dessus peuvent être combinés de différentes manières.
Périodiquement, l'intérêt pour les véhicules électriques a repris, généralement lors de la hausse des prix des produits pétroliers, mais s'est rapidement estompé: les voitures à moteur thermique sont restées hors compétition. De ce fait, les équipements à propulsion électrique se sont généralisés sur le segment des transports à alimentation externe en énergie électrique: trains électriques, tramways et trolleybus, sur le créneau des équipements de stockage.
Un segment distinct se distingue par des équipements spéciaux, par exemple des tombereaux miniers d'une capacité de charge supérieure à 100 tonnes, sur lesquels une transmission électromécanique est utilisée.
Au début du 21ème siècle, l'intérêt pour les véhicules électriques a repris à un nouveau niveau. Le facteur déterminant n'était pas la hausse des prix des produits pétroliers, mais la demande des militants écologistes de réduire les émissions nocives. L'entreprise américaine Tesla, adorée (détestée) par beaucoup d'Elon Musk, est devenue le constructeur qui a surfé le plus possible sur la "vague environnementale".
Mais qui que ce soit et quelle que soit sa relation avec Elon Musk, on ne peut nier que Tesla a fait un excellent travail: en fait, un segment distinct du marché automobile a été créé, les voitures électriques sont devenues un domaine dans lequel les géants de l'automobile ont commencé investir activement. Si le développement est activement effectué dans une certaine direction, le résultat sera atteint tôt ou tard. Il y aura de nouvelles batteries avec une capacité accrue, des taux de charge élevés et une plage d'application de température étendue, des moteurs électriques plus efficaces et compacts, avec des boîtes de vitesses intégrées pouvant être placées dans des roues motrices avec un faible poids non suspendu et d'autres développements.
Il ne fait aucun doute que dans un avenir prévisible, les voitures électriques remplaceront pratiquement les voitures à moteur à combustion interne, et non pour des raisons environnementales, mais en raison de la supériorité technique générale des véhicules électriques.
Équipement militaire
En 1917, la société française FAMH produisit 400 chars Saint Chamond à transmission électrique Crochat Collendeau, dans lesquels un moteur à essence Panhard était relié directement à un générateur électrique, qui alimentait deux moteurs électriques, chacun étant relié à une roue motrice et une chenille conduire. Toujours en 1917, un char à transmissions électriques de Daimler et de British Westinghouse a été testé en Grande-Bretagne.
Les exemples ultérieurs incluent l'unité d'artillerie lourde automotrice allemande (SAU) "Ferdinand" ("Elephant") pesant 65 tonnes. La centrale électrique "Ferdinand" comprenait deux moteurs à carburateur refroidis à l'eau 12 cylindres en forme de V "Maybach" HL 120 TRM d'une capacité de 265 litres. pp., deux générateurs électriques Siemens-Schuckert Typ aGV d'une tension de 365 volts et deux moteurs électriques de traction Siemens-Schuckert D149aAC d'une puissance de 230 kW, situés à l'arrière de la coque, qui entraînent chacune de leurs roues à travers un réducteur engrenage fabriqué selon un schéma planétaire.
Bien que Ferdinand soit relativement nouvelle, il n'y a pas beaucoup de plaintes concernant son travail. A ce titre, on peut noter la complexité et le coût plus importants par rapport aux centrales électriques de conception classique, ainsi que la nécessité d'utiliser une quantité importante de cuivre, qui est rare en Allemagne.
En plus des canons automoteurs Ferdinand, l'utilisation de la propulsion électrique a également été envisagée dans le char super-lourd allemand, le char Maus de 188 tonnes.
Vers la même période, un char lourd expérimental EKV avec une centrale électromécanique a été développé en URSS sur la base du char KV-1. La conception technique du char EKV a été développée en septembre 1941 et, en 1944, le prototype du char EKV a été testé. Il a été supposé que l'utilisation d'une transmission électromécanique sur le réservoir réduirait la consommation de carburant, améliorerait la maniabilité et les caractéristiques dynamiques du réservoir.
La transmission électromécanique du réservoir EKV comprenait un générateur-démarreur DK-502B connecté à un moteur diesel V-2K et deux moteurs de traction DK-301V, avec deux boîtes de vitesses embarquées et un équipement de contrôle.
Selon les résultats des tests, la conception du réservoir EKV a été jugée insatisfaisante, les travaux sur le projet ont été écourtés.
Des projets de chars "électriques" ont été réalisés en Grande-Bretagne, aux États-Unis, en URSS, en Allemagne et en France, ainsi que dans d'autres pays tout au long du XXe siècle. Néanmoins, à l'heure actuelle, les chars et les véhicules blindés de configuration traditionnelle ont reçu un développement maximal.
Avantages et perspectives
Pourquoi y a-t-il un retour constant à la question d'assurer la propulsion électrique des véhicules de combat au sol, malgré le grand nombre de projets expérimentaux clos ?
D'une part, il y a un développement des technologies dont l'utilisation dans les systèmes de propulsion électrique permet de compter sur l'obtention de résultats positifs jusqu'alors inaccessibles. Des moteurs électriques à aimants permanents et asynchrones, des générateurs de courant électrique à haut rendement, des systèmes de distribution d'énergie, des batteries à charge rapide et bien plus encore sont en cours de développement.
Récemment, on parle non seulement de technologie au sol à propulsion électrique, mais aussi de la création d'avions entièrement électriques jusqu'à des modèles de passagers assez gros.
En revanche, les avantages que la propulsion électrique peut apporter aux équipements de combat au sol sont de plus en plus recherchés:
- la possibilité d'un aménagement flexible du véhicule de combat en raison de l'absence dans la transmission électrique d'unités avec une liaison mécanique rigide assurée par les arbres;
- capacité de survie accrue des équipements militaires en raison de la possibilité de redondance des composants de la transmission électrique;
- la possibilité d'abandonner les entraînements hydrauliques à risque d'incendie au profit d'entraînements électriques;
- la possibilité de déplacement d'équipements militaires sur des tronçons limités du chemin en mode camouflage maximal, avec un démasquage minimal par les caractéristiques sonores et thermiques;
- la capacité de récupérer de l'électricité lors du freinage;
- les meilleures caractéristiques dynamiques et paramètres tout-terrain des véhicules blindés équipés d'une transmission électrique;
- une grande facilité de pilotage des véhicules blindés à propulsion électrique;
- la capacité de fournir une quantité suffisante d'électricité pour un nombre toujours croissant d'équipements, de capteurs, d'armes avancées.
Regardons de plus près ces avantages. La principale source d'énergie est un diesel ou une turbine à gaz, dans les voitures à transmission électrique, elles auront une plus grande ressource et une plus grande efficacité du fait que la vitesse optimale du moteur peut être initialement sélectionnée, à laquelle elle aura une usure minimale et un maximum de carburant Efficacité. Les charges accrues lors des accélérations et des manœuvres vigoureuses seront compensées par les batteries tampons.
Par exemple, en combinaison avec un générateur, une turbine à gaz à grande vitesse peut être installée, qui fonctionnera en mode "marche/arrêt" pour recharger les batteries tampons, sans changer la vitesse.
Dans la transmission électrique, il n'est pas nécessaire d'installer des arbres et des boîtes de vitesses encombrants. La liaison mécanique dans la transmission électrique n'est disponible que dans les paires moteur-générateur électrique et moteur électrique-roue, mais ces unités peuvent être réalisées en une seule unité. Le reste des unités est connecté avec des câbles flexibles.
Contrairement aux connexions mécaniques, les connexions électriques peuvent être plusieurs fois redondantes. Par exemple, au stade de l'assemblage du boîtier, des canaux de câbles protégés peuvent être posés, qui abriteront un bus universel d'alimentation et de données, y compris les câbles d'alimentation et de données.
La séparation spatiale des sources d'énergie, des canaux d'approvisionnement et de communication, ainsi que des moteurs et des hélices avec une probabilité accrue permettra au véhicule de combat de conserver sa mobilité et sa connaissance de la situation en cas de dommage, ce qui garantira la possibilité de retirer le véhicule de combat de la zone de tir et évacuer le champ de bataille.
Le rejet des entraînements hydrauliques au profit des entraînements électriques contribuera également à augmenter la capacité de survie des véhicules de combat au sol, à la fois en raison du moindre risque d'incendie de ces derniers, et en raison de leur plus grande fiabilité. L'armée de l'air russe prévoit d'abandonner les entraînements hydrauliques sur le chasseur Su-57 de cinquième génération d'ici 2022.
La présence de batteries tampons vous permettra de rester mobile sans allumer le moteur principal, quoique sur une section assez limitée. Cela permettra aux véhicules de combat prometteurs de mettre en œuvre de nouveaux scénarios tactiques pour mener des opérations de combat depuis une embuscade, lorsqu'en mode veille, le véhicule blindé est en pleine préparation au combat, tandis que sa signature thermique sera comparable à la température ambiante.
Les batteries offriront également la possibilité de se déplacer en cas de panne de la centrale électrique principale, ce qui permettra aux véhicules blindés de quitter le champ de bataille par eux-mêmes. Dans certains cas, pour évacuer un véhicule de combat à transmission électrique, il suffira simplement de le connecter à une source d'alimentation externe. Par exemple, un véhicule blindé de dépannage peut ainsi évacuer simultanément deux autres véhicules blindés dont la transmission électrique est partiellement endommagée, simplement en lançant des câbles électriques dessus.
Comme dans les véhicules électriques civils, dans les véhicules blindés à transmission électrique, la récupération d'énergie peut être réalisée lors du freinage.
Les véhicules de combat au sol à transmission électrique auront les meilleures caractéristiques de mobilité et de contrôlabilité grâce à une transmission de puissance infiniment variable aux hélices, ainsi qu'à une distribution de puissance flexible entre les moteurs électriques à bâbord et à tribord. Par exemple, lors d'un virage, une diminution de puissance sur le moteur de tringle sera compensée par une augmentation de la puissance du moteur de tringle.
L'un des avantages les plus importants de la transmission électrique sera la capacité d'alimenter des équipements et des capteurs, par exemple des stations radar (radars) pour la reconnaissance, le guidage et la défense tous azimuts du complexe de protection active.
Dans un avenir proche, les armes laser feront partie intégrante des véhicules de combat au sol, qui seront en mesure de neutraliser en grande partie la menace des petits véhicules aériens sans pilote (UAV), des missiles guidés antichars et des sous-munitions à tête chercheuse thermique et optique.
L'électricité peut également être nécessaire pour les systèmes de camouflage actif des véhicules blindés dans les gammes de longueurs d'onde thermiques et optiques.
conclusions
La création de véhicules de combat au sol à propulsion électrique est susceptible de devenir inévitable à mesure que la technologie s'améliore et que les exigences en matière d'alimentation électrique des équipements embarqués et des armes augmentent. Le marché civil des véhicules électriques peut avoir un impact significatif sur le taux d'introduction des véhicules de combat au sol à propulsion électrique.
Les véhicules de combat au sol prometteurs à transmission électrique surpasseront les modèles "classiques" en termes de dynamisme, de maniabilité, de facilité de contrôle, de capacité de survie et de sécurité, ainsi que, si possible, le placement d'armes et de capteurs prometteurs à forte consommation d'énergie.
