Diisel-elektriline veoajam

Diisel-elektriline veoajam (saksa keeles: Dieselelektrischer Antrieb, inglise keeles: Diesel-electric transmission) või diisel-elektriline jõuülekanne on laialt levinud sõidukites ja laevades mootori liikumisenergia edastamiseks vedavale osale.

Diisel-elektriline veoajam koosneb diiselmootorist, mis on ühendatud elektrigeneraatoriga, mis toodab elektrit elektriliste veomootorite tarvis. Selline jõuülekanne ei vaja sidurit. Enne kui diiselmootoreid laialdaselt kasutama hakati, kasutati samasuguseid süsteeme ka bensiinimootoritega. Diisel-elektrilist veoajamit kasutatakse raudteel diisel-elektrilistes vedurites ja muudes liikurseadmetes. Selle lahenduse eelis on see, et on võimalik juba 0 pöörde juures saavutada maksimaalne väändemoment. Diisel-elektrilisi süsteeme kasutatakse laevades, allveelaevades ja osades maismaasõidukites. Osades suure kasuteguriga rakendustes võidakse elektrienergiat salvestada ka akudesse, mille tõttu neid sõidukeid saab nimetada ka hübriidsõidukiteks. Hübriidid jagunevad vastavalt: täishübriidid (full hybrid) ja kerghübriidid (mild hybrid).

Laevad

Esimene diiselmootoriga laev oli ka esimene diisel-elektriline laev. Selleks oli Branobeli toodetud Vene tanker Vandal, mis lasti vette 1903. Auruturbiin-elektrilisi lahendusi on kasutatud alates 1920ndatest, aga diisel-elektriliste jõuallikate kasutamine laevadel hoogustus alles 20. sajandi lõpus. 1928–1929 vette lastud Soome rannakaitse laevad Ilmarinen ja Väinämöinen olid ühed esimesed sõjalaevad, mis kasutasid diisel-elektrilist veoajamit. Antud tehnoloogia on kõige levinum jäälõhkujatel, kus on vaja saavutada suurt jõudu madalatel pööretel.

Mõned tänapäevased diisel-elektrilise veoajamiga laevad nagu kruiisilaevad ja jäämurdjad kasutavad elektrimootoreid asimuutpõtkurite all, mis võimaldavad laeval pöörata 360°, muutes selle väga manööverdusvõimeliseks. Näiteks on selline laev Harmony of the Seas, mis on aastast 2016 maailma suurim reisilaev.

Elektritootmiseks kasutatakse ka gaasiturbiine, mõned laevad kasutavad ka kombineeritud süsteeme. Näiteks Queen Mary 2 on varustatud diiselmootoriga, mis asub laeva alumisel tekil, ja lisaks veel 2 gaasiturbiiniga, mis asuvad peakorstna juures. Mõlemat jõuallikat kasutatakse elektri tootmiseks ja sõukruvide ringiajamiseks. Selle väga lihtsa lahendusega on tagatud võimalus kõrge pöördelise turbiini abil liigutada madalapöördelist sõukruvi ilma keeruliste ülekandemehhanismideta.

Allveelaevad

Esimesed allveelaevad omasid otsest mehaanilist ühendust mootori ja sõukruvi vahel, kus kasutati jõuallikana veepeal sõites diiselmootorit ja vee all sõites elektrimootorit. Tegu on oma olemuselt paralleelse süsteemiga. Kuna elektrimootor on diiselmootor olid ühendatud sama võlliga, siis vee peal sõites kasutati elektrimootorit generaatorina akude laadimiseks ja kui sõideti vee all, siis ühendati diiselmootor siduri abil veovõllist lahti ja sõideti elektrimootori jõul, mis sai oma toite akude pealt, nagu kõik muud seadmed sel hetkel.

Tänapäeval kasutatava diisel-elektrilise veoajami kontseptsioon allveelaevade jaoks loodi 1928 Ameerika Ühendriikide mereväe poolt. Selle asemel, et sõukruvi otse mootoriga ühendatult ringi ajada vee peal sõites, hakati diiselmootoriga käitama generaatorit, mis samaaegselt laeb allveelaeva akusid ja varustab ka elektrimootorit. See tähendas seda, et elektrimootori kiirus ei sõltunud diiselmootori kiirusest ja diiselmootor sai töötada oma optimaalse, nimikiiruse juures. Nii sai ühe või mitu diiselmootorit välja lülitada (olenevalt mootorite arvust), aga allveelaev jätkas sõitmist akude pealt. Selle lahendusega laevadeks olid 1929 vette lastud S-klassi allveelaevad S-3, S-6 ja S-7, millega püüti hinnata lahenduse võimekust. Seda lahendust kasutasid kõik Ameerika ühendriikide allveelaevad kuni 1960. aastateni. Enne II maailmasõda võtsid selle tehnilise lahenduse kasutusel veel Briti kuninglik laevastik ja osad Jaapani mereväe alused, kasutamaks madalatel pööretel töötavaid diiselmootoreid.

1930ndatel kasutama hakatud diisel-elektrilise veoajami lahenduses, mida sel ajal kasutasid Ameerika Ühendriikide, Saksamaa, Venemaa ja teiste riikide diiselallveelaevad, olid põhilisteks osadeks sõukruvid, mis olid otse või läbi vaheülekande ühendatud elektrimootoritega, mida toideti akude või otse diiselgeneraatori poolt toodetud elektriga, mis ühtlasi laadis ka akusid. Sellise lahendusega on mehaaniliselt eraldatud mürarikkad masinaruumid teistest ruumidest ja väheneb ka akustilise müra tase kui allveelaev pinnal liigub. Osad tuumaallveelaevad kasutavad sarnast turbo-elektrilist lahendust, kus turbogeneraatoreid ajab ringi reaktori toodetav aur.

Raudteesõidukid

I maailmasõja ajal oli suur strateegiline vajadus raudtee sõidukite vastu, mis ei omaks auru- ega suitsupilvi nende kohal. Kuna diiselmootorite tehnoloogia polnud veel piisavalt arenenud, aga mõningaid katsetusi siiski tehti bensiin-elektriliste jõuajamite osas Prantsusmaal (Crochat-Collardeau patent aastast 1912, kasutamiseks tankidel ja veoautodel) ja Inglismaal. Loodi kokku umbes 300 sellist vedurit, millest 96 oli sõja ajal kasutusel erinevates piirkondades.

1920-ndatel nähti diisel-elektrilise veoajami kasutusvõimalust manöövervedurite juures, mis liigutasid vaguneid jaamas koostamaks suuri ronge. Esimene firma kes pakkus õli-elektrilise ajamiga vedureid oli American Locamotive Complany (ALCO). ALCO HH seeria diisel-elektriline manöövervedur võeti seeriatootmisse 1931. aastal. 1930-ndatel lisati see süsteem streamliner'ile – tolle aja maailma kiireimale rongile. Diisel-elektrilised ajamid said populaarseks tänu oma lihtsusele, kuidas liigutada veojõudu mootorit ratastele, lisaks sellele oli süsteem ka suure kasuteguriga ja nõudis vähest hooldust. Otseveoga süsteemid võivad olla väga keerukad arvestades, et veduril on tavaliselt 4 või enam telge. Otseveoga diiselvedurid vajaksid väga palju käike hoidmaks mootorit pidevalt oma kõige suurema kasuteguri juures, seevastu diisel-elektrilisel ajamil seda probleemi pole. Üks võimalus oleks kasutada väändemomendimuundurit või vedelikajamit otseveoga süsteemis, asendamaks käigukasti.

Maantee ja teised maismaasõidukid

Bussid

Toodetakse ka diisel-elektrilise ajamiga busse, mis kasutavad ka hübriidsüsteeme, võimaldades sõita nii generaatori kui ka akude toitel. Suurim hübriidsüsteemide tootja diisel-elektrilise ajamiga bussidele on New Flyer, Allison Transmission ja BAE Systems. Mercedes-Benz kasutab enda loodud diisel-elektrilist ajamit, mis on kasutusel nende mudelis Citaro.

Veoautod

Näited:
 Suured kaevandusmasinad, nagu Liebherr T 282B karjääri kallur ja LeTourneau L-2350 rataslaadur.
 NASA suur Crawler-Transporters (süstikukandur).
 Mitsubishi Fuso Canter Eco Hybrid veok.
 International DuraStar Hybrid diisel-elektriline veok. 
 Dodge teeb diisel-elektrilise Dodge Sprinteri katsetusi.

Ideesõidukid

Autostööstuses on diiselmootorid kombineeritud elektrilise veoajami ja akudesse salvestatud energia kasutamisega tuleviku sõidukites. Ameerika Ühendriikides püüab autotootjate suur kolmik (DaimlerChrysler, Ford ja General Motors) luua diisel-hübriidautot.
Third-Millennium Cruiser – katse tuua kasutusele diisel-elektrilisi autosid 1980. aastatel.
 General Motors Precept
 Ford Prodigy
 Dodge Intrepid ESX
 Ford Reflex on diisel-hübriidideeauto.
 Zytek arendab diisel-hübriidajamit
 Peugeot 307 Hybrid HDi
 Citroën C-Cactus
 Chevrolet Volt/Opel Flextreme
 Top Gear Hammerheadi Eagle Thrust
 Rivian Automotive arendab diisel-elektrilist mootorit, mis peaks saavutama kütusekulu 2,6 l/100 km kohta linnas ja maanteel 2,3 l/100 km.

Tootmisvalmis autod

 Citroën DS5 koos HYbrid4 ajamiga 
 Mercedes-Benz E-Class E300 BlueTEC hübriid
 Mercedes-Benz S-Class S300 BlueTEC hübriid 
 Peugeot 3008 HYbrid4
 Peugeot 508 HYbrid4
 508 RXH HYbrid4
 Volkswagen Golf TDI hübriid 
 Volvo V60 seinast laetav diiselhübriid

Militaarsõidukid

Diisel-elektrilist veojõu edastust on kasutatud ka osades militaarsõidukites, nagu näiteks tankid. II maailmasõja aegsed prototüübid TOG1 ja TOG2 supertankid kasutasid kahte generaatorit, mida ajas ringi V12 diiselmootor. Värskeimad prototüübid on Rootsis loodud soomustatud sõiduk SEP (Splitterskyddad enhetsplattform) ja Vene päritolu T95. Tulevikutankid võivad kasutada diisel-elektrilisi ajameid, parandamaks kütusekulu vähendades samaaegselt jõuallika kaalu ja mürataset. Katsed luua diisel-elektrilise ajamiga militaarsõidukit hõlmavad ka selliseid ebaõnnestunud projekte nagu ACEC Cobra, MGV ja XM1219 mehitamata sõidukit.

Viited

Masinaehitus