Дизель-электрическая трансмиссия

Дизель -электрическая трансмиссия , или дизель-электрическая трансмиссия , — система трансмиссии транспортных средств с дизельными двигателями на автомобильном , железнодорожном и морском транспорте . Дизель-электрическая трансмиссия основана на бензин-электрической трансмиссии — системе трансмиссии, используемой в бензиновых двигателях .

Дизель-электрическая трансмиссия используется на железных дорогах в дизель-электрических локомотивах и дизель-электрических поездах , поскольку электродвигатели способны развивать полный крутящий момент с 0 об/мин . Дизель-электрические системы применяются также на морском транспорте , в том числе на подводных лодках, и на некоторых наземных транспортных средствах.

Описание

Определяющей характеристикой дизель-электрической трансмиссии является то, что она позволяет избежать необходимости в коробке передач за счет преобразования механической силы дизельного двигателя в электрическую энергию (через генератор переменного тока ) и использования электрической энергии для приведения в движение тяговых двигателей , которые приводят в движение транспортное средство. механически. Тяговые двигатели могут питаться напрямую или от аккумуляторных батарей , что делает автомобиль разновидностью гибридного электромобиля . Этот метод передачи иногда называют электрической трансмиссией, поскольку он идентичен бензин-электрической трансмиссии , которая используется в транспортных средствах с бензиновыми двигателями, и турбинно -электрической трансмиссии , которая используется для газовых турбин .

Преимущества и недостатки

Дизель-электрические трансмиссии представляют собой разновидность бесступенчатой трансмиссии . Отсутствие коробки передач исключает необходимость переключения передач, что предотвращает неравномерность ускорения, вызванную выключением сцепления . При использовании вспомогательных аккумуляторов двигатели могут работать только на электричестве, например, когда шум или выхлоп двигателя нарушают зону чистого воздуха . ^{[ 1 ]}

Недостатками дизель-электрической трансмиссии являются потенциальная сложность, стоимость и снижение эффективности из-за преобразования энергии. ^{[ сомнительно – обсудить ]} Дизельные двигатели и электродвигатели известны тем, что имеют высокий крутящий момент на низких оборотах, поэтому высокие обороты могут привести к небольшому крутящему моменту. По этой причине обычно бензиновый двигатель сочетается с электродвигателями. Бензиновый двигатель выдает наибольший крутящий момент на высоких оборотах, а электродвигатели - на низких оборотах.

Корабли

Первым дизель- электроходом стал также первый дизель-электрический корабль — русский танкер «Вандал» из Бранобеля , спущенный на воду в 1903 году. Паротурбинно-электрическая силовая установка применяется с 1920-х годов ( «Теннесси» типа линкоры ), с использованием дизель-электрических силовых установок. в надводных кораблях в последнее время возросло. Финские . корабли береговой обороны «Ильмаринен» и «Вяйнямёйнен», заложенные в 1928–1929 годах, были одними из первых надводных кораблей, использовавших дизель-электрическую трансмиссию Позже технология была использована на дизельных ледоколах . ^{[ нужна ссылка ]}

Во время Второй мировой войны ВМС США строили дизель-электрические надводные корабли. Из-за нехватки техники эскорта классов Эвартс и Кэннон эсминцы были дизель-электрическими, с половиной проектной мощности ( Бакли и Раддероу классы были паротурбинно-электрическими на полную мощность). ^{[ 2 ]} Ледоколы Wind класса . , с другой стороны, были разработаны для дизель-электрической силовой установки из-за ее гибкости и устойчивости к повреждениям ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}

Некоторые современные дизель-электрические корабли, в том числе круизные лайнеры и ледоколы, используют электродвигатели в отсеках, называемых азимутальными подруливающими устройствами, расположенными внизу, что обеспечивает вращение на 360°, что делает корабли гораздо более маневренными. Примером тому является «Симфония морей» , крупнейшее пассажирское судно по состоянию на 2019 год. ^{[ 5 ]}

Газовые турбины также используются для выработки электроэнергии, а на некоторых кораблях используется их комбинация: «Куин Мэри 2» имеет набор дизельных двигателей в нижней части корабля плюс две газовые турбины, установленные рядом с главной воронкой; все они используются для выработки электроэнергии, в том числе и для привода винтов . Это обеспечивает относительно простой способ использования высокоскоростной турбины с низким крутящим моментом для приведения в движение тихоходного гребного винта без необходимости использования чрезмерного понижающего редуктора. ^{[ нужна ссылка ]}

Подводные лодки

В большинстве ранних подводных лодок использовалась прямая механическая связь между двигателем внутреннего сгорания и гребным винтом, переключаясь между дизельными двигателями для надводного хода и электродвигателями для подводного движения. По сути, это был гибрид «параллельного» типа, поскольку двигатель и двигатель были соединены с одним и тем же валом. На поверхности двигатель (приводимый в движение двигателем) использовался в качестве генератора для подзарядки аккумуляторов и питания других электрических нагрузок. Двигатель будет отключен для работы под водой, а батареи будут питать электродвигатель, а также обеспечивать всю остальную энергию. ^{[ 6 ]}

В настоящей дизель-электрической трансмиссии, напротив, гребной винт или гребные винты всегда приводятся в движение напрямую или через редукторы одним или несколькими электродвигателями , в то время как один или несколько дизель-генераторов вырабатывают электроэнергию для зарядки аккумуляторов и привода двигателей. Хотя это решение имеет некоторые недостатки по сравнению с прямым механическим соединением дизельного двигателя и гребного винта, которое изначально было обычным явлением, в конечном итоге преимущества оказались более важными. Одним из нескольких существенных преимуществ является то, что он механически изолирует шумный моторный отсек от внешнего прочного корпуса и снижает акустическую сигнатуру подводной лодки при всплытии. Некоторые атомные подводные лодки также используют аналогичную турбоэлектрическую двигательную установку с маршевыми турбогенераторами , приводимыми в движение паром реакторной установки. ^{[ 7 ]}

Среди первых пользователей настоящей дизель-электрической трансмиссии был ВМС Швеции со своей первой подводной лодкой HMS Hajen (позже переименованной в Ub no 1 ), спущенной на воду в 1904 году и первоначально оснащенной полудизельным двигателем ( двигателем с горячей лампой, в первую очередь предназначенным для работать на керосине), позже замененном настоящим дизелем. ^{[ 8 ]} С 1909 по 1916 год шведский военно-морской флот спустил на воду еще семь подводных лодок трех разных классов ( 2-й класс , Лаксен класс и Браксен класс ), все с использованием дизель-электрической трансмиссии. ^{[ 9 ]} В то время как Швеция временно отказалась от дизель-электрической трансмиссии, поскольку в середине 1910-х годов она начала закупать конструкции подводных лодок за рубежом, ^{[ 10 ]} эта технология была немедленно вновь внедрена, когда в середине 1930-х годов Швеция снова начала проектировать свои собственные подводные лодки. С этого момента дизель-электрическая трансмиссия последовательно использовалась для всех новых классов шведских подводных лодок, хотя и дополнялась воздухонезависимой силовой установкой (AIP), обеспечиваемой двигателями Стирлинга, начиная с HMS Näcken в 1988 году. ^{[ 11 ]}

Другим ранним пользователем дизель-электрической трансмиссии был ВМС США , чье Бюро паровой инженерии предложило ее использование в 1928 году. Впоследствии она была опробована на подводных лодках S-класса S-3 , S-6 и S-7, прежде чем была введена в эксплуатацию. в производство Porpoise класса 1930-х годов. С этого момента он продолжал использоваться на большинстве обычных подводных лодок США. ^{[ 12 ]}

За исключением британских подводных лодок класса U и некоторых подводных лодок Императорского флота Японии , которые использовали отдельные дизель-генераторы для движения на малых скоростях, лишь немногие военно-морские силы, за исключением военно-морских сил Швеции и США, до 1945 года широко использовали дизель-электрическую трансмиссию. ^{[ 13 ]} Напротив, после Второй мировой войны он постепенно стал доминирующим способом движения для обычных подводных лодок. Однако его принятие не всегда было быстрым. Примечательно, что советский ВМФ не использовал дизель-электрическую трансмиссию на своих обычных подводных лодках до 1980 года ( «Палтус») класс . ^{[ 14 ]}

Железнодорожные локомотивы

Во время Первой мировой войны возникла стратегическая необходимость в железнодорожных локомотивах без шлейфов дыма над ними. Дизельная технология еще не была достаточно развита, но было предпринято несколько предварительных попыток, особенно в отношении бензиново-электрических трансмиссий , французами (Crochat-Collardeau, патент от 1912 года, также используемый для танков и грузовиков) и британцами ( Dick, Kerr & Co и British Westinghouse) . ). Около 300 из этих локомотивов, из которых только 96 стандартной колеи, использовались в различные моменты конфликта. ^{[ нужна ссылка ]}

В 1920-х годах дизель-электрическая технология впервые нашла ограниченное применение в маневровых локомотивах (Великобритания: маневровые локомотивы ), локомотивах, используемых для перемещения поездов по железнодорожным станциям, а также их сборки и разборки. Первой компанией, предлагающей локомотивы Oil-Electric, была American Locomotive Company (ALCO). Серия дизель-электрических переключателей ALCO HH была запущена в серийное производство в 1931 году. В 1930-х годах система была адаптирована для обтекаемых поездов , самых быстрых поездов того времени. Дизель-электрические силовые установки стали популярными, потому что они значительно упростили способ передачи движущей силы на колеса , а также потому, что они были более эффективными и значительно сокращали требования к техническому обслуживанию. с прямым приводом Трансмиссии могут оказаться очень сложными, учитывая, что типичный локомотив имеет четыре или более осей . Кроме того, дизельному локомотиву с прямым приводом потребуется непрактичное количество передач, чтобы поддерживать двигатель в пределах диапазона мощности; соединение дизеля с генератором устраняет эту проблему. Альтернативой является использование Гидротрансформатор или гидромуфта в системе прямого привода для замены коробки передач.

Дорожный и другой наземный транспорт

Автобусы

Также производятся дизель-электрические автобусы, в том числе гибридные системы, способные работать и хранить электроэнергию в батареях. Двумя основными поставщиками гибридных систем для дизель-электрических транзитных автобусов являются Allison Transmission и BAE Systems . New Flyer Industries , Gillig Corporation и North American Bus Industries являются основными заказчиками гибридных систем Allison EP, а Orion Bus Industries и Nova Bus являются основными заказчиками системы BAE HybriDrive. Mercedes-Benz производит собственную дизель-электрическую систему привода, которая используется в их Citaro . Единственный автобус, который работает на одной дизель-электрической трансмиссии, - это концептуальный низкопольный автобус Mercedes Benz Cito, представленный в 1998 году.

Грузовики

Примеры включают в себя:

Крупные карьерные машины, такие как Liebherr T 282B самосвал LeTourneau L-2350 или колесный погрузчик .
НАСА Гусеничные транспортеры .
Коммерческий грузовик Mitsubishi Fuso Canter Eco Hybrid .
Международный дизель-электрический грузовик DuraStar Hybrid. ^{[ 15 ]}
Dodge проводит испытания дизель-электрической версии Dodge Sprinter . ^{[ 16 ]}^{[ 17 ]}
Hyllion Inc. модифицирует некоторые полуприцепы для работы на своей дизель-электрической гибридной системе 6X4HE класса 8. ^{[ 18 ]}^{[ 19 ]}
Edison Motors — канадская компания, производящая электрические и дизельные полуприцепы и пикапы. ^{[ 20 ]}

Концептуальные автомобили

В автомобильной промышленности дизельные двигатели в сочетании с электрическими трансмиссиями и аккумуляторными батареями разрабатываются для будущих систем привода транспортных средств. «Партнерство для нового поколения транспортных средств» — это совместная исследовательская программа между правительством США и производителями автомобилей «Большой тройки» ( DaimlerChrysler , Ford и General Motors ), которые разрабатывали дизельные гибридные автомобили. ^{[ нужна ссылка ]}

«Крейсер третьего тысячелетия», попытка коммерциализировать дизель-электрический автомобиль в начале 1980-х годов. ^{[ нужна ссылка ]}
Предписание General Motors
Форд Продиджи
Додж Интрепид ESX
Ford Reflex — концепт-кар с дизельным гибридом. ^{[ 21 ]}
Компания Zytek разработала дизельную гибридную трансмиссию. ^{[ 22 ]}^{[ 23 ]}
Пежо 307 Гибрид HDi
Ситроен С-Кактус ^{[ 24 ]}
Опель Флекстреме
Top Gear Hammerhead Eagle i-Thrust
Rivian Automotive разрабатывала дизель-электрический двигатель, который должен был развивать скорость примерно 90 миль на галлон США (2,61 л/100 км) в городе и более 100 миль на галлон США (2,35 л/100 км) на шоссе. ^{[ 25 ]}

Военная техника

Дизель-электрическая силовая установка была опробована на некоторых военных машинах , например, на танках . Прототипы TOG1 и TOG2 сверхтяжелых танков времен Второй мировой войны использовали сдвоенные генераторы с приводом от дизельных двигателей V12. Более поздние прототипы включают модульную бронемашину SEP и T95e . В будущих танках могут использоваться дизель-электрические приводы для повышения топливной эффективности при одновременном уменьшении размера, веса и шума силовой установки. ^{[ 26 ]} К попыткам применения дизель-электрических приводов на колесных военных машинах относятся неудачные ACEC Cobra , MGV и вооруженный роботизированный автомобиль XM1219 . ^{[ нужна ссылка ]}

См. также

Система распределения постоянного тока (судовая двигательная установка)
Бензиново-электрическая трансмиссия
Турбинно-электрический силовой агрегат (он же турбоэлектрический)

Ссылки

^ Тинсли2023-08-11T10:37:00, Дэвид. «Энергия аккумулятора для зоны чистого воздуха Темзы» . Теплоход . Проверено 27 сентября 2023 г. {{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
^ Сильверстоун, Пол Х (1966). Военные корабли США Второй мировой войны . Даблдэй и компания. стр. 153–167.
^ Сильверстоун (66), стр. 378
^ «Ледоколы USCG» . История катера береговой охраны США . Береговая охрана США . Проверено 12 декабря 2012 г.
^ «Класс Oasis | Крупнейшие круизные лайнеры в мире | Royal Caribbean Cruises» . Класс Оазис . Проверено 25 января 2021 г.
^ Фридман, Норман (1995). Подводные лодки США до 1945 года: иллюстрированная история конструкции . Издательство Военно-морского института. стр. 259–260. ISBN 978-1-55750-263-6 .
^ «Детали замены класса Огайо» . Военно-морской институт США . 1 ноября 2012 года . Проверено 26 мая 2020 г.
^ Гранхольм, Фредрик (2003). От Хайена до Сёдерманланда: шведские подводные лодки за 100 лет . Ассоциация морской литературы. стр. 12–15. ISBN 9185944-40-8 .
^ Гранхольм, Фредрик (2003). От Хайена до Сёдерманланда: шведские подводные лодки за 100 лет . Ассоциация морской литературы. стр. 18–19, 24–25. ISBN 9185944-40-8 .
^ Гранхольм, Фредрик (2003). От Хайена до Сёдерманланда: шведские подводные лодки за 100 лет . Ассоциация морской литературы. стр. 16–17, 20–21, 26–29, 34–35, 82. ISBN. 9185944-40-8 .
^ Гранхольм, Фредрик (2003). От Хайена до Сёдерманланда: шведские подводные лодки за 100 лет . Ассоциация морской литературы. стр. 40–43, 48–49, 52–61, 64–67, 70–71. ISBN 9185944-40-8 .
^ Фридман, Норман (1995). Подводные лодки США до 1945 года: иллюстрированная история конструкции . Издательство Военно-морского института. стр. 259–260. ISBN 978-1-55750-263-6 .
^ Фридман, Норман (1995). Подводные лодки США до 1945 года: иллюстрированная история конструкции . Издательство Военно-морского института. стр. 259–260. ISBN 978-1-55750-263-6 .
^ Никoлaeв, A.C. "Проект "Пaлтyc" (NATO-"Kilo")" . Энциклопедия отeчествeннoгo подводнoгo флотa . Retrieved 2020-06-02 .
^ «International запускает производство гибридов – eTrucker» . Архивировано из оригинала 6 мая 2008 г. Проверено 8 декабря 2007 г.
^ «Motor1.com – Обзоры автомобилей, автомобильные новости и аналитика» . Motor1.com . Архивировано из оригинала 7 августа 2007 г.
^ «Официальный сайт Dodge — маслкары и спортивные автомобили» . www.dodge.com . Архивировано из оригинала 19 ноября 2007 г.
^ «Первый гибридный дизель-электрический грузовик от Hyliion, Dana доставлен в Пенске» .
^ «Гибрид» .
^ «Эдисон Моторс» .
^ «Дизельный гибридный концепт-кар тоже ловит солнце» . Новости Эн-Би-Си . 10 января 2006 г. Архивировано из оригинала 12 марта 2008 г.
^ «Первая в мире доступная дизельная гибридная силовая установка» . www.gizmag.com . 14 декабря 2006 г. Архивировано из оригинала 20 октября 2012 г.
^ «Британская компания Zytek разрабатывает доступную сверхэффективную дизельную гибридную систему» . Архивировано из оригинала 02 января 2011 г.
^ «Автоновости: последние автомобильные новости и отчеты о первых поездках» . Автомобильная связь . Архивировано из оригинала 6 мая 2008 г.
^ «Rivian Automotive – Волны перемен» . Автоблог. 11 августа 2011 года. Архивировано из оригинала 28 августа 2011 года . Проверено 11 августа 2011 г.
^ «Электрические/гибридные электроприводные автомобили для военного применения», Military Technology (Moench Verlagsgesellschaft mbH) (9/2007): 132–144, сентябрь 2007 г., стр. 132–144

Внешние ссылки

[1] Тинсли2023-08-11T10:37:00, Дэвид. «Энергия аккумулятора для зоны чистого воздуха Темзы» . Теплоход . Проверено 27 сентября 2023 г. {{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )

[Silverstone-2] Сильверстоун, Пол Х (1966). Военные корабли США Второй мировой войны . Даблдэй и компания. стр. 153–167.

[3] Сильверстоун (66), стр. 378

[USCG_Icebreakers-4] «Ледоколы USCG» . История катера береговой охраны США . Береговая охрана США . Проверено 12 декабря 2012 г.

[5] «Класс Oasis | Крупнейшие круизные лайнеры в мире | Royal Caribbean Cruises» . Класс Оазис . Проверено 25 января 2021 г.

[6] Фридман, Норман (1995). Подводные лодки США до 1945 года: иллюстрированная история конструкции . Издательство Военно-морского института. стр. 259–260. ISBN 978-1-55750-263-6 .

[7] «Детали замены класса Огайо» . Военно-морской институт США . 1 ноября 2012 года . Проверено 26 мая 2020 г.

[8] Гранхольм, Фредрик (2003). От Хайена до Сёдерманланда: шведские подводные лодки за 100 лет . Ассоциация морской литературы. стр. 12–15. ISBN 9185944-40-8 .

[9] Гранхольм, Фредрик (2003). От Хайена до Сёдерманланда: шведские подводные лодки за 100 лет . Ассоциация морской литературы. стр. 18–19, 24–25. ISBN 9185944-40-8 .

[10] Гранхольм, Фредрик (2003). От Хайена до Сёдерманланда: шведские подводные лодки за 100 лет . Ассоциация морской литературы. стр. 16–17, 20–21, 26–29, 34–35, 82. ISBN. 9185944-40-8 .

[11] Гранхольм, Фредрик (2003). От Хайена до Сёдерманланда: шведские подводные лодки за 100 лет . Ассоциация морской литературы. стр. 40–43, 48–49, 52–61, 64–67, 70–71. ISBN 9185944-40-8 .

[12] Фридман, Норман (1995). Подводные лодки США до 1945 года: иллюстрированная история конструкции . Издательство Военно-морского института. стр. 259–260. ISBN 978-1-55750-263-6 .

[13] Фридман, Норман (1995). Подводные лодки США до 1945 года: иллюстрированная история конструкции . Издательство Военно-морского института. стр. 259–260. ISBN 978-1-55750-263-6 .

[14] Никoлaeв, A.C. "Проект "Пaлтyc" (NATO-"Kilo")" . Энциклопедия отeчествeннoгo подводнoгo флотa . Retrieved 2020-06-02 .

[15] «International запускает производство гибридов – eTrucker» . Архивировано из оригинала 6 мая 2008 г. Проверено 8 декабря 2007 г.

[16] «Motor1.com – Обзоры автомобилей, автомобильные новости и аналитика» . Motor1.com . Архивировано из оригинала 7 августа 2007 г.

[17] «Официальный сайт Dodge — маслкары и спортивные автомобили» . www.dodge.com . Архивировано из оригинала 19 ноября 2007 г.

[18] «Первый гибридный дизель-электрический грузовик от Hyliion, Dana доставлен в Пенске» .

[19] «Гибрид» .

[20] «Эдисон Моторс» .

[21] «Дизельный гибридный концепт-кар тоже ловит солнце» . Новости Эн-Би-Си . 10 января 2006 г. Архивировано из оригинала 12 марта 2008 г.

[22] «Первая в мире доступная дизельная гибридная силовая установка» . www.gizmag.com . 14 декабря 2006 г. Архивировано из оригинала 20 октября 2012 г.

[23] «Британская компания Zytek разрабатывает доступную сверхэффективную дизельную гибридную систему» . Архивировано из оригинала 02 января 2011 г.

[24] «Автоновости: последние автомобильные новости и отчеты о первых поездках» . Автомобильная связь . Архивировано из оригинала 6 мая 2008 г.

[Automo-25] «Rivian Automotive – Волны перемен» . Автоблог. 11 августа 2011 года. Архивировано из оригинала 28 августа 2011 года . Проверено 11 августа 2011 г.

[26] «Электрические/гибридные электроприводные автомобили для военного применения», Military Technology (Moench Verlagsgesellschaft mbH) (9/2007): 132–144, сентябрь 2007 г., стр. 132–144

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]

[ 22 ]

[ 23 ]

[ 24 ]

[ 25 ]

[ 26 ]