Izvrsna mobilnost u najtežim uvjetima najvažnija je karakteristika svih vojnih vozila. No, za oklopna vozila to je puno teže postići, ali je iznimno važno kako bi uspješno izvršavali svoje zadaće
Mobilnost je vrlo važna za oklopna vozila, ali istodobno se natječe s drugim kritičnim karakteristikama, kao što je, primjerice, osiguravanje preživljavanja vozila i posade. I tu se ovaj zahtjev može lako sukobiti sa zahtjevom za održavanjem mobilnosti. Međutim, jasno je da vojnici, čija sigurnost ovisi o takvim vozilima, trebaju povećanu prohodnost izvan ceste, brže ubrzanje i veću brzinu, a sve to ne utječe negativno na preživljavanje. Ti zahtjevi potiču razvoj novih pogonskih sklopova i podvozja kako bi se pronašla optimalna rješenja za ispunjavanje ovih često oprečnih zahtjeva. Međutim, kako bi se uskladili s njima, potrebna je kombinacija i ravnoteža brojnih parametara dizajna. To uključuje karakteristike sustava ovjesa, koji izravno utječe na kvalitetu kretanja, potpornu površinu gusjenica ili kotača, koja određuje tlo u tlu, razmak od tla vozila i snagu motora. Posljednja karakteristika smatra se najvažnijom i najtežom za postići. To je zbog činjenice da čak i po pitanju generiranja i raspodjele snage motora dizajner mora napraviti kompromise, ponekad čak i stati na grlo vlastite pjesme. Povećanje snage u oklopnom vozilu ograničeno je čimbenicima kao što su volumen motornog prostora, potreba za održavanjem dometa, ograničenja u težini i potreba za zadovoljavanjem energetskih zahtjeva unutarnjih sustava, na primjer, komunikacijske opreme, navigacijski sustavi, senzori te sustavi aktivne i pasivne zaštite.
Učinkovita zaštita od današnjih evoluirajućih prijetnji imperativ je, osobito onih koji postavljaju najveće zahtjeve za pogonski sklop i podvozje. Zaštita gotovo neizbježno znači oklop, a oklop dodaje masu. Pojavljuje se kontradikcija koja nas tjera na neugodne kompromise: s rastom razine prijetnje mora se povećati i razina zaštite. Povećanje razine zaštite u pravilu se prevodi u potrebu za dodatnim oklopom, a dodatno rezerviranje može pridonijeti povećanju mase vozila. Održavanje ili poboljšanje radnih karakteristika oklopnog vozila neizbježno podrazumijeva povećanje snage motora i učinkovitosti mjenjača i pogona povezanih s njim. No, masa vozila također je određena njegovom veličinom: što je veće vozilo i površina koja mora biti oklopljena, postaje sve teža. Dakle, nova pogonska jedinica (motor s mjenjačem i pogonima) ne samo da mora biti snažnija, već mora barem stati u dodijeljeni volumen ili, po mogućnosti, imati manji ukupni volumen. Ovaj je kriterij, prije svega, apsolutan za pogonske jedinice dizajnirane za modernizaciju postojećih oklopnih vozila, ali je također vrlo poželjan za nove platforme.
Općenito prihvaćena vrijednost za razinu mobilnosti koju pruža oklopno vozilo je takozvana gustoća snage, odnosno odnos snage (najčešće u konjskim snagama) prema masi vozila. Ovaj omjer, iako ne uzima u obzir sve moguće čimbenike koji određuju mobilnost, prikladan je, iako grubi kriterij, a koristan je i kao parametar dizajna i kao alat za usporedbu različitih strojeva. U pravilu, što je veća specifična snaga, na primjer, u KS. po toni, bolje su ukupne vozne performanse koje će stroj pokazati. Unatoč činjenici da se pri ocjenjivanju vozila često uzima u obzir njegova najveća brzina, za borbeno vozilo, ubrzanje ili odziv gasa motora (sposobnost brzog i glatkog prijelaza iz stabilnog rada pri minimalnoj snazi u najveću snagu) zapravo mogu biti mnogo važnije.karakteristika. Često se zanemaruje u performansama vozila, mogućnost brzog ubrzavanja i brzog prelaska na sigurno u odgovoru na napadačku akciju neprocjenjiva je. Izravno utječe na opstanak vozila i njegove posade. Dakle, raspoloživa snaga ne samo da doprinosi povećanoj mobilnosti, već i preživljavanju, osobito ako se koristi u kombinaciji s mjerama samoobrane, uključujući senzore za otkrivanje hica i laserskog zračenja, kao i pasivne i aktivne protumjere.
Snaga je mala
Unatoč pojedinačnim slučajevima korištenja motora s plinskim turbinama, kao što je u obitelji glavnih borbenih tenkova (MBT) General Dynamics M1 Abrams, najpopularniji motor za oklopna vozila i dalje je dizelski motor ili, točnije, dizelski motor s više goriva. Jedan od vodećih u proizvodnji pogonskih jedinica je njemačka tvrtka MTU. Njegov integrirani pristup je da u jednoj "pogonskoj jedinici" ne uključuju samo motor, prijenos i pogone, već i podsustave opskrbe zrakom i njegovo filtriranje, hlađenje, proizvodnju energije i druge. Svaka od komponenti pogonske jedinice pažljivo je projektirana i sastavljena kako bi se dobilo najkompaktnije i najučinkovitije rješenje. MTU priznaje da je za dizajnera i integratora borbenih vozila omjer snage i volumena kritičan. Giovanni Spadaro, voditelj društvenih poduzeća u MTU -u, objasnio je da je za njih „integracija svih komponenti u jedinstveni sustav vrlo važna, neumorno razvijamo svoju filozofiju simbiotskog razvoja svih dijelova razvijenog rješenja. Za nas to znači da je doslovno sve, arhitektura, koncept, softver i svi parametri, usmjereni na poboljšanje karakteristika konačnog cjelovitog agregata. " Učinak ovog pristupa na konačnu platformu je ogroman, s obzirom na blisku suradnju s velikim vodećim proizvođačima vojnih vozila kao što su Krause-Mafei Wegmann (KMW), Nexter, BAE Systems i General Dynamics. Glasnogovornik tvrtke General Dynamics Land Systems objasnio je: "Što se tiče pogonske jedinice, veća je snaga, bolje su manje veličine, jeftinije je općenito izvrsno, ali uz obavezno povećanje razine sigurnosti, pouzdanosti, tišine i održavanja."
MTU je pokazao da je prilagodba i preinaka komercijalnih pogonskih jedinica u vojne svrhe prikladna za laka i srednja oklopna vozila, na primjer, četveroosovinsko borbeno oklopno vozilo ARTEC Boxer, koje je opremljeno dizel motorom MTU 8V199 TE20. Međutim, za teža oklopna vozila i tenkove potrebni su vlastiti motori, kao što su, na primjer, motori serije 880 i 890, dizajnirani posebno za ugradnju u teške vojne platforme. Sposobnosti suvremenih pogonskih jedinica pokazane su u borbenom vozilu pješaštva na gusjenicama Puma. Spadaro je rekao da „MTU pogonska jedinica za Pumu uključuje mjenjač, starter / generator te sustave hlađenja i pročišćavanja zraka. Dizelski motor MTU 10V 890 poznat je po vrlo velikoj gustoći snage i kompaktnim dimenzijama. U usporedbi s drugim vojnim motorima iste klase snage, masa i obujam smanjeni su za oko 60 posto.” Direktor specijalnih motora u MTU -u komentirao je kako je "ova jedinica kompaktnija od bilo koje prethodne jedinice snage." Prednosti MTU motora posebno su očite pri ugradnji pogonskih jedinica u prethodne generacije strojeva. Njegove motore iz asortimana EuroPowerPack koristila je francuska tvrtka GIAT (sada Nexter) za zamjenu motora tenkova Leclerc-EAU za Ujedinjene Arapske Emirate. Motori ove obitelji ugrađeni su i na Challenger-2E MBT, dok su postignute značajne uštede u volumenu uz povećanje raspona zbog smanjene potrošnje goriva.
Poznat po teškoj građevinskoj opremi, Caterpillar je postao vodeći dobavljač motora za taktička i oklopna vozila. Njegove ponude vojsci temelje se na komercijalnim sustavima koji se koriste u cijelom svijetu. Otuda značajne prednosti - smanjeni troškovi povezani s opsegom proizvodnje i dostupnošću tehničke podrške. Ipak, razvoj tvrtke poznat je po vojnoj namjeni, na primjer, motor C9.3 s povećanom specifičnom snagom od 600 KS. Međutim, prava inovacija je da C9.3 može mijenjati svoju snagu. Kako bi zadovoljio stroge europske zahtjeve za emisijom Euro-III, prebacuje se u način rada smanjen na 525 KS. vlast. Caterpillar napominje: „Prednost je što korisnik može izabrati način rada. Moguće je postići maksimalne performanse tijekom aktivnog rada na terenu, ali tijekom obuke ili pri radu u područjima s civilnim stanovništvom možete prijeći u način kontrole emisija. " Zapravo, ovaj "prekidač" ukorijenjen je u tehnologijama koje je Caterpillar razvio za komercijalne sustave.
Tvrtka je uvijek odabrana za programe zamjene i modernizacije postojećih voznih parkova oklopnih vozila. Na primjer, njegov motor CV8 trenutno je instaliran na borbenim vozilima pješaštva gusjenica britanske vojske Warrior. Taj se posao izvodi prema ugovoru s Lockheed Martinom o nadogradnji vozila na standard WCSP (Warrior Capability Sustainment Program), čime će se produžiti rad vozila do 2040. godine. Caterpillar također mijenja motor oklopnih vozila američke vojske Stryker snage 350 KS. za motor C9 snage 450 KS. Novi motor "stane" u volumen koji je zauzimao prethodni motor. Zamjena je dio prijedloga General Dynamics-a za tehničku promjenu ECP-1, koja uključuje alternator od 910 pojačala, nadogradnje ovjesa i druga poboljšanja.
Električni aktuatori
Tradicionalno se snaga motora mehanički prenosi na kotače ili gusjenice. Električni pogoni zamjenjuju ovu fizičku vezu elektromotorima smještenim u pogonskim kotačima ili lančanicima. Energija za rad ovih elektromotora može se uzeti iz baterija, motora s unutarnjim izgaranjem ili oboje. Pristup "hibrida" koristi ili dizelski ili plinski turbinski motor koji se, bez mehaničkih spojeva, sada može instalirati bilo gdje u šasiji, dajući dizajnerima veću slobodu dizajna. Moguća je i ugradnja dva motora, što je BAE Systems implementirao u svoje mobilno ispitno postrojenje HED (hibridni električni pogon). Glasnogovornik BAE Systemsa Deepak Bazaz primijetio je da su dva HED motora spojena na generatore i baterije, što mu omogućuje rad u različitim načinima rada: jedan motor radi u praznom hodu, štedi gorivo, dva motora rade kada je potrebna veća snaga, ili u tihom načinu promatranja radi samo na punjivim baterijama. Koncept HED -a implementiran je na gusjeničarskoj platformi AMPV (Armored Multipurpose Vehicle), ali se planira prilagoditi i koristiti na vozilima bilo koje kategorije težine, na kotačima i na gusjenicama. Eksperimentalnu elektranu HED izmijenio je BAE Systems za hibridni koncept tvrtke Northrop Grumman kao dio svog prijedloga za kopneno borbeno vozilo američke vojske GCV (Ground Combat Vehicle).
U radu NATO-ove Organizacije za tehnološka istraživanja "Hibridna električna vozila superiorna su po brzini, ubrzanju, penjanju i tišini u odnosu na vozila na motorni pogon … dok se ušteda goriva može kretati od 20 do 30 posto." Elektromotori također pružaju gotovo trenutno ubrzanje, dobar odziv gasa i bolju vuču. Potonji izravno ovisi o poboljšanom okretnom momentu koji je svojstven elektromotorima. Za borbena vozila to znači nekoliko prednosti: kraće vrijeme reakcije pri prelasku na zaklon, teže ulazak i bolja sposobnost prelaska. HED jedinicu pokreću dva šestocilindrična motora, prilagođeni QinetiQ prijenos i 600-voltne litij-ionske baterije.
Još jedan atraktivan aspekt električnog pogona je njegova sposobnost stvaranja učinkovitijih i viših razina električne energije. Elektrana platforme Northrop Grumman / BAE Systems GCV moći će dati 1.100 kilovata, iako je znatno manja i lakša od tradicionalnih agregata. Međutim, budući da je skladištenje energije važan dio hibridnog električnog pogona, neusklađenost baterije postaje veliki problem. Stoga se za hibridna vozila trenutno razmatra nekoliko vrsta naprednih baterija s većom gustoćom energije, uključujući litij -ionski, nikl -metal -hidrid, nikl -natrijev klorid i litijev polimer. Međutim, svi su oni još uvijek u fazi razvoja tehnologije i imaju određene nedostatke koje je potrebno riješiti prije nego što se prizna da su prikladni za uporabu u vojnoj primjeni. Još jedno područje rada koje je potrebno razviti kako bi se hibridni pogoni mogli masovno instalirati na oklopna vozila je uklanjanje konstrukcijskih ograničenja suvremenih vučnih motora. Iako su uspješno integrirani u demonstracijske prototipove tipa HED, ovi sustavi imaju ograničenja u veličini, težini i hlađenju. Dok se ti problemi ne riješe, svi električni krugovi, unatoč svojim prednostima, ostat će iluzija za oklopna vozila.
Međutim, mnoge istraživačke organizacije i dalje su zainteresirane za koncept električnog pogona. Na primjer, prema ugovorima Agencije za napredne obrambene istraživačke projekte (DARPA), QinetiQ će testirati svoj koncept motora sa glavčinom (motori sa zupčanikom) postavljajući ih za probne probne probe. Brojni mjenjači, diferencijali i pogoni zamijenit će snažne kompaktne elektromotore na kotačima stroja. Moguće je da se ovaj koncept može primijeniti i na postojeća oklopna vozila na kotačima. Zapravo, u lipnju 2017. BAE Systems potpisao je sporazum s QinetiQ -om o uvođenju nove tehnologije električnog pogona u borbena vozila. Predstavnik tvrtke BAE Systems rekao je kako će to "ponuditi kupcima provjerenu jeftinu tehnologiju koja će poboljšati sposobnosti sadašnjih i budućih borbenih vozila".
Budući izazovi moći
Tijekom posljednjeg desetljeća potrebe borbenih vozila za električnom energijom povećale su se nekoliko puta. Mark Signorelli, voditelj borbenih vozila u BAE Systems, napomenuo je kako će "u budućnosti oklopna vozila biti sve teže podmirivati potrebe za električnom energijom". U tijeku su pokušaji rješavanja ovog rastućeg problema. Na primjer, razmatra se generator Niehof od 300 amp CE za obitelj M2 Bradley, te dva generatora od 150 amp za novu AMPV platformu. Gospodin Spadaro iz MTU -a izjavio je kako su „ključni čimbenici koji su utjecali i utječu na razvoj rješenja za generiranje veće snage konstantno rastuća masa MBT -a i vozila na kotačima (uglavnom kao rezultat zahtjeva za višom razinom zaštite) i u isto vrijeme potreba za više električne energije za sustave na brodu bilo koje vrste, bilo da se radi o elektronici, sustavima zaštite i udobnosti za posadu, na primjer, naprednom sustavu klimatizacije. " MTU vjeruje da se „oni rješavaju dubljom integracijom električnih komponenti u agregat. Dobar primjer ovdje je gore spomenuti agregat MTU oklopnog vozila Puma, koji uključuje starter / generator nazivne snage 170 kW, koji opskrbljuje struju s dva ventilatora za hlađenje i kompresor rashladnog sredstva za klimatizaciju."
Snaga oklopnih vozila izravno utječe na borbene sposobnosti i opstanak. Glavni kriteriji opstanka na bojnom polju su sljedeći: "poduzmite sve mjere kako ne bi bili primijećeni, ako se vide, da vas ne bi pogodili, ako ste pogođeni, da ne biste poginuli". Prvi je olakšan sposobnošću kretanja tamo gdje vas protivnik ne očekuje. Drugi zahtijeva brzo ubrzanje i dobre manevarske sposobnosti za pronalaženje zaklona, a kompliciran je sposobnošću neprijateljskog strijelca da učinkovito uhvati cilj za ubijanje. I treće je određeno sposobnošću poduzimanja odgovarajuće pasivne zaštite i primjene pasivnih i aktivnih protumjera. Međutim, svaki od ovih kriterija može negativno utjecati na druge. Na primjer, dodatni oklop povećava masu i, kao rezultat toga, mobilnost.
Napredak na području elektrana za oklopna vozila, novih motora, mjenjača i pogona, inovativnih metoda integracije i rasporeda omogućuje programerima vojne opreme da zadovolje i najhrabrije želje kupaca. Mnoga poboljšanja koja vidimo na vojnim platformama izravno su preuzeta iz komercijalnih projekata: motori i ugrađena računala, digitalna elektronička kontrola, automatsko praćenje stanja sustava, električni pogoni i skladište energije te, konačno, praktične implementacije hibrida rješenja. Međutim, izazovi ovoj osjetljivoj ravnoteži tjeraju industriju da razvija sve inovativnija rješenja.
