Vynikající mobilita v nejnáročnějších podmínkách je prvořadou charakteristikou všech vojenských vozidel. U obrněných vozidel je však mnohem obtížnější toho dosáhnout, ale je to nesmírně důležité, aby mohli úspěšně plnit své úkoly
Mobilita je pro obrněná vozidla velmi důležitá, ale zároveň konkuruje dalším kritickým charakteristikám, jako je například zajištění přežití vozidla a posádky. A zde může tento požadavek snadno kolidovat s požadavkem na zachování mobility. Je však zřejmé, že vojáci, jejichž bezpečnost na takových vozidlech závisí, potřebují zvýšenou průchodnost terénem, rychlejší akceleraci a vyšší rychlost, a to vše bez negativního ovlivnění schopnosti přežít. Tyto požadavky jsou hybnou silou vývoje nových pohonných jednotek a podvozkových systémů s cílem nalézt optimální řešení, která by splňovala tyto často protichůdné požadavky. Aby však byly splněny, je nutná kombinace a vyváženost řady konstrukčních parametrů. Patří sem vlastnosti systému odpružení, který přímo ovlivňuje kvalitu pohybu, opěrný povrch kolejí nebo kol, který určuje tlak na půdu, světlou výšku vozidla a výkon motoru. Poslední charakteristika je považována za nejdůležitější a nejobtížněji dosažitelná. Důvodem je skutečnost, že i v otázce generování a distribuce výkonu motoru musí návrhář dělat kompromisy, někdy dokonce šlápnout na hrdlo vlastní písni. Nárůst výkonu v obrněném vozidle je omezen faktory, jako je objem motorového prostoru, potřeba udržovat dojezd, omezení hmotnosti a potřeba splnit požadavky na výkon palubních systémů, například komunikačních zařízení, navigační systémy, senzory a systémy aktivní a pasivní ochrany.
Účinná ochrana před dnes se vyvíjejícími hrozbami je nezbytná, zejména pro ty, které kladou největší nároky na pohonné ústrojí a podvozek. Ochrana téměř nevyhnutelně znamená brnění a brnění přidává na objemu. Vzniká rozpor, který nás nutí dělat nepohodlné kompromisy: s rostoucí úrovní ohrožení je třeba také zvýšit úroveň ochrany. Zvýšení úrovně ochrany se zpravidla promítá do potřeby dalšího brnění a dodatečná rezervace může přispět ke zvýšení hmotnosti vozidla. Udržování nebo zlepšování jízdních vlastností obrněného vozidla nevyhnutelně znamená zvýšení výkonu motoru a účinnosti převodových a silových pohonů, které jsou k němu připojeny. Hmotnost vozidla je však také dána jeho velikostí: čím větší je vozidlo a povrch, který musí být obrněn, tím je těžší. Nová pohonná jednotka (motor s převodovkou a pohony) tedy musí být nejen výkonnější, ale musí se alespoň vejít do přiděleného objemu nebo nejlépe mít nižší celkový objem. Toto kritérium je v první řadě absolutní pro pohonné jednotky určené k modernizaci stávajících obrněných vozidel, ale je také velmi žádoucí pro nové platformy.
Obecně přijímanou hodnotou úrovně mobility poskytované obrněným vozidlem je takzvaná hustota výkonu neboli poměr výkonu (nejčastěji v koňských silách) k hmotnosti vozidla. Tento poměr, aniž by zohledňoval všechny možné faktory, které určují mobilitu, je vhodným, byť hrubým kritériem, a je užitečný jak jako konstrukční parametr, tak jako nástroj pro porovnávání různých strojů. Zpravidla platí, že čím vyšší je specifický výkon, například v hp. na tunu, tím lepší celkový jízdní výkon stroj předvede. Navzdory skutečnosti, že při hodnocení vozidla se často bere v úvahu jeho maximální rychlost, u bojového vozidla může být akcelerace nebo odezva škrticí klapky motoru (schopnost rychle a plynule přecházet ze stabilního provozu při minimálním výkonu na maximální výkon) ve skutečnosti mnohem důležitější. charakteristická. Často přehlížená ve výkonu vozidla je schopnost rychle zrychlit a rychle se přesunout do bezpečí v reakci na útočné akce neocenitelná. Má přímý vliv na schopnost přežití vozidla a jeho posádky. Dostupný výkon tedy přispívá nejen ke zvýšené mobilitě, ale také k přežití, zejména pokud je používán v kombinaci s opatřeními sebeobrany, včetně senzorů pro detekci záběru a laserového záření, jakož i pasivních a aktivních protiopatření.
Síla v malém
Navzdory jednotlivým případům použití motorů s plynovou turbínou, například v rodině hlavních bitevních tanků (MBT) General Dynamics M1 Abrams, je i nadále nejoblíbenějším motorem pro obrněná vozidla vznětový motor, nebo přesněji vícepalivový vznětový motor. Jedním z lídrů ve výrobě pohonných jednotek je německá společnost MTU. Jeho integrovaný přístup spočívá v tom, že do jedné „pohonné jednotky“patří nejen motor, převodovka a výkonové pohony, ale také subsystémy přívodu vzduchu a jeho filtrace, chlazení, výroby energie a další. Každá ze součástí pohonné jednotky je pečlivě navržena a sestavena tak, aby bylo dosaženo co nejkompaktnějšího a nejefektivnějšího řešení. MTU uznává, že pro konstruktéra a integrátora bojových vozidel je poměr výkonu k objemu rozhodující. Giovanni Spadaro, vedoucí SOE na MTU, vysvětlil, že pro ně „integrace všech komponent do jednoho systému je velmi důležitá, neúnavně rozvíjíme naši filozofii symbiotického vývoje všech částí vyvíjeného řešení. Pro nás to znamená, že doslova vše, architektura, koncept, software a všechny parametry, je zaměřeno na zlepšení vlastností konečné kompletní pohonné jednotky. “Dopad tohoto přístupu na konečnou platformu je obrovský, vzhledem k úzké spolupráci s předními předními výrobci vojenských vozidel, jako jsou Krause-Mafei Wegmann (KMW), Nexter, BAE Systems a General Dynamics. Mluvčí společnosti General Dynamics Land Systems vysvětlil: „Pokud jde o pohonnou jednotku, větší výkon je lepší, menší velikost je lepší, levnější je obecně vynikající, ale s povinným zvýšením úrovní bezpečnosti, spolehlivosti, tichosti a udržovatelnosti.“
MTU prokázalo, že adaptace a modifikace pro vojenské účely komerčních pohonných jednotek je vhodná pro lehká a střední obrněná vozidla, například čtyřnápravové bojové obrněné vozidlo ARTEC Boxer, které je vybaveno vznětovým motorem MTU 8V199 TE20. Pro těžší obrněná vozidla a tanky jsou však zapotřebí jejich vlastní motory, jako například motory řady 880 a 890, určené speciálně pro instalaci na těžké vojenské platformy. Schopnosti moderních pohonných jednotek jsou demonstrovány v pásovém bojovém vozidle pěchoty Puma. Spadaro řekl, že „pohonná jednotka MTU pro Puma obsahuje převodovku, startér / generátor a chladicí a čisticí systémy. Dieselový motor MTU 10V 890 je známý svou velmi vysokou hustotou výkonu a kompaktními rozměry. Ve srovnání s jinými vojenskými motory stejné výkonové třídy byla hmotnost a objem snížena přibližně o 60 procent. “Ředitel speciálních motorů na MTU poznamenal, že „tato jednotka je kompaktnější než jakákoli předchozí pohonná jednotka“. Výhody motorů MTU jsou zvláště patrné při instalaci pohonných jednotek do předchozích generací strojů. Její motory z řady EuroPowerPack použila francouzská společnost GIAT (nyní Nexter) k výměně motorů tanků Leclerc-EAU pro Spojené arabské emiráty. Motory této řady jsou také instalovány na Challenger-2E MBT, přičemž bylo dosaženo značných úspor objemu při zvýšení dojezdu díky snížené spotřebě paliva.
Caterpillar, proslulý těžkou stavební technikou, se stal předním dodavatelem motorů pro taktická a obrněná vozidla. Jeho nabídky pro armádu jsou založeny na běžných komerčních systémech používaných po celém světě. Z toho plynou významné výhody - snížení nákladů spojených s objemy výroby a dostupností technické podpory. Přesto je vývoj společnosti známý pro vojenské použití, například motor C9.3 se zvýšeným specifickým výkonem 600 koní. Skutečnou novinkou však je, že C9.3 dokáže měnit výkon. Aby splnil přísné evropské emisní požadavky Euro-III, přepne do režimu sníženého na 525 koní. Napájení. Caterpillar poznamenává, že „Výhodou je, že si uživatel může zvolit provozní režim. Během aktivního provozu v terénu je možné dosáhnout maximálního výkonu, ale během tréninku nebo při práci v oblastech s civilním obyvatelstvem můžete přejít do režimu regulace emisí. “Ve skutečnosti má tento „přepínač“kořeny v technologiích, které Caterpillar vyvinul pro komerční systémy.
Společnost je vždy vybrána pro programy výměny a modernizace stávajících flotil obrněných vozidel. Například jeho motor CV8 je v současné době instalován na bojových vozidlech pěchoty britské armády Warrior. Tato práce se provádí na základě smlouvy se společností Lockheed Martin na upgrade vozidla na standard WCSP (Warrior Capability Sustainment Program), který prodlouží provoz vozidel do roku 2040. Caterpillar také mění motor rodiny obrněných vozidel americké armády Stryker o výkonu 350 koní. pro motor C9 s výkonem 450 koní. Nový motor „zapadne“do objemu obsazeného předchozím motorem. Výměna je součástí návrhu společnosti General Dynamics na technickou změnu ECP-1, která zahrnuje alternátor 910 A, upgrady a další vylepšení.
Elektrické pohony
Síla motoru je tradičně přenášena mechanicky na kola nebo pásy. Elektrické pohony nahrazují toto fyzické spojení elektromotory uloženými v hnacích kolech nebo řetězových kolech. Energii na provoz těchto elektromotorů lze odebírat z baterií, spalovacího motoru nebo z obou. „Hybridní“přístup využívá buď vznětový nebo plynový turbínový motor, který bez mechanických spojů lze nyní instalovat kamkoli do podvozku, což dává návrhářům větší volnost při navrhování. Je také možné nainstalovat dva motory, které společnost BAE Systems implementovala ve svém mobilním testovacím zařízení HED (Hybrid Electric Drive). Mluvčí BAE Systems Deepak Bazaz si všiml, že dva motory HED jsou připojeny ke generátorům a bateriím, což mu umožňuje pracovat v různých režimech: jeden motor pracuje v klidovém režimu, šetří palivo, dva motory pracují, když je potřeba více energie, nebo v režimu tichého pozorování. funguje pouze na dobíjecí baterie. Koncept HED je implementován na pásové platformě AMPV (Armored Multipurpose Vehicle), ale plánuje se jeho rozšiřitelnost a použití na vozidle jakékoli váhové kategorie, kolové i pásové. Experimentální elektrárnu HED upravila společnost BAE Systems na hybridní koncepci společnosti Northrop Grumman v rámci svého návrhu na pozemní bojové vozidlo americké armády GCV (Ground Combat Vehicle).
V dokumentu Organizace pro výzkum technologií NATO „Hybridní elektrická vozidla vynikají rychlostí, zrychlením, stoupavostí a tichostí než motorová vozidla … zatímco úspory paliva se mohou pohybovat od 20 do 30 procent“. Elektromotory také poskytují téměř okamžité zrychlení, dobrou odezvu na plyn a lepší trakci. Ten přímo závisí na vylepšeném točivém momentu, který je vlastní elektromotorům. Pro bojová vozidla to znamená několik výhod: kratší reakční doba při přesunu na krytí, obtížnější přístup a lepší schopnost běhu. Jednotka HED je poháněna dvěma šestiválcovými motory, převodovkou QinetiQ vyrobenou na míru a lithium-iontovými bateriemi o napětí 600 voltů.
Dalším atraktivním aspektem elektrického pohonu je jeho schopnost generovat efektivnější a vyšší úrovně elektrické energie. Elektrárna platformy Northrop Grumman / BAE Systems GCV bude schopna poskytnout 1100 kilowattů, přestože je výrazně menší a lehčí než tradiční energetické jednotky. Jelikož je však ukládání energie důležitou součástí hybridního elektrického pohonu, stává se nesoulad baterií velkým problémem. Proto se v současné době zvažuje několik typů pokročilých baterií s vyšší hustotou energie pro hybridní vozidla, včetně lithium -iontového, hydridu niklu a kovu, chloridu nikelnatého a lithného polymeru. Všechny jsou však stále ve stádiu vývoje technologie a mají určité nevýhody, které je třeba vyřešit, než budou uznány za vhodné pro použití ve vojenských aplikacích. Další oblastí práce, kterou je třeba vyvinout, aby bylo možné masivně instalovat hybridní pohony na obrněná vozidla, je odstranění konstrukčních omezení moderních trakčních motorů. Přestože jsou tyto systémy úspěšně integrovány do demonstračních prototypů typu HED, mají omezení velikosti, hmotnosti a chlazení. Dokud nebudou tyto problémy vyřešeny, zůstanou všechny elektrické obvody navzdory svým výhodám pro obrněná vozidla iluzí.
Mnoho výzkumných organizací se však stále zajímá o koncept elektrického pohonu. Například na základě smluv Agentury pro obranný pokročilý výzkumný projekt (DARPA) bude QinetiQ testovat svůj koncept nábojových motorů (převodových motorů) tím, že je nastaví pro pilotní falešné zkoušky. Výkonné kompaktní elektromotory v kolech stroje nahradí řada převodovek, diferenciálů a silových pohonů. Je možné, že tento koncept lze implementovat i na stávající kolová obrněná vozidla. V červnu 2017 společnost BAE Systems podepsala dohodu s QinetiQ o zavedení nové technologie elektrického pohonu do bojových vozidel. Zástupce společnosti BAE Systems řekl, že to „nabídne zákazníkům osvědčenou nízkonákladovou technologii, která zvýší možnosti současných i budoucích bojových vozidel“.
Budoucí výzvy moci
Za poslední desetiletí se potřeby bojových vozidel na elektrickou energii několikrát zvýšily. Mark Signorelli, vedoucí bojových vozidel společnosti BAE Systems, poznamenal, že „v budoucnosti bude pro obrněná vozidla stále obtížnější plnit potřeby elektřiny“. Probíhají pokusy o řešení tohoto narůstajícího problému. Například pro rodinu M2 Bradley se uvažuje o generátoru 300 Nie CEhof a pro novou platformu AMPV dva generátory 150 amp. Pan Spadaro z MTU uvedl, že „klíčovými faktory, které ovlivnily a ovlivňují vývoj řešení pro generování většího výkonu, jsou neustále rostoucí množství MBT a kolových vozidel (hlavně v důsledku požadavků na vyšší úrovně ochrany) a na současně je potřeba více elektřiny pro palubní systémy jakéhokoli typu, ať už jde o elektroniku, ochranné systémy a pohodlí posádky, například pokročilý klimatizační systém. “MTU věří, že „jsou řešeny hlubší integrací elektrických komponent do pohonné jednotky. Dobrým příkladem je zde opět výše uvedená pohonná jednotka MTU obrněného vozidla Puma, která obsahuje startér / generátor o jmenovitém výkonu 170 kW, který dodává proud dvěma chladicím ventilátorům a chladicí kompresor klimatizace. “
Síla obrněných vozidel přímo ovlivňuje bojové schopnosti a schopnost přežít. Hlavní kritéria pro přežití na bojišti jsou následující: „Učiňte všechna opatření, aby si vás nikdo nevšiml, byl -li viděn, nebyl zasažen, byl -li zasažen, aby nebyl zabit“. První je usnadněna schopností přesunout se tam, kde vás soupeř nečeká. Druhý vyžaduje rychlé zrychlení a dobrou manévrovatelnost k nalezení úkrytu a je komplikován schopností nepřátelského střelce efektivně zachytit cíl a zabít ho. A třetí je určeno schopností přijmout vhodnou pasivní ochranu a použít pasivní a aktivní protiopatření. Každé z těchto kritérií však může nepříznivě ovlivnit ostatní. Například dodatečné brnění zvyšuje hmotnost a v důsledku toho mobilitu.
Pokroky v oblasti elektráren pro obrněná vozidla, nové motory, převodovky a pohonné jednotky, inovativní metody integrace a uspořádání umožňují vývojářům vojenské techniky uspokojit i ta nejodvážnější přání zákazníků. Mnoho vylepšení, která vidíme na vojenských platformách, pochází přímo z komerčních projektů: motory a palubní počítače, digitální elektronické řízení, automatické monitorování stavu systémů, elektrické pohony a skladování energie a konečně praktické implementace hybridních řešení. Výzvy této delikátní rovnováhy však nutí průmysl vyvíjet stále více inovativních řešení.
