Odlična mobilnost u najtežim uvjetima najvažnija je karakteristika svih vojnih vozila. Međutim, za oklopna vozila to je mnogo teže postići, ali je izuzetno važno kako bi uspješno izvršavali svoje zadatke
Pokretljivost je vrlo važna za oklopna vozila, ali se istovremeno natječe s drugim kritičnim karakteristikama, kao što je, na primjer, osiguravanje preživljavanja vozila i posade. I tu se ovaj zahtjev može lako sukobiti sa zahtjevom za održavanjem mobilnosti. Međutim, jasno je da vojnicima, čija sigurnost ovisi o takvim vozilima, treba povećana prohodnost izvan ceste, brže ubrzanje i veća brzina, a sve to ne utječe negativno na preživljavanje. Ovi zahtjevi pokreću razvoj novih agregata i podvozja kako bi se pronašla optimalna rješenja koja će zadovoljiti ove često oprečne zahtjeve. 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 nagaziti na vlastitu pjesmu. Povećanje snage u oklopnom vozilu ograničeno je faktorima kao što su volumen motornog prostora, potreba za održavanjem dometa, ograničenja u težini i potreba da se zadovolje zahtjevi za energijom ugrađenih sistema, na primjer, komunikacijska oprema, navigacijski sistemi, senzori te sistemi aktivne i pasivne zaštite.
Učinkovita zaštita od današnjih evoluirajućih prijetnji je imperativ, posebno 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: kako nivo prijetnje raste, nivo zaštite se također mora povećati. Povećanje razine zaštite, u pravilu, prevodi se u potrebu za dodatnim oklopom, a dodatno rezerviranje može doprinijeti povećanju mase vozila. Održavanje ili poboljšanje radnih karakteristika oklopnog vozila neizbježno povlači povećanje snage motora i efikasnosti mjenjača i pogona koji su s njim povezani. Međutim, masa vozila također je određena njegovom veličinom: što je veće vozilo i površina koja mora biti oklopljena, postaje sve teža. Stoga nova pogonska jedinica (motor s mjenjačem i pogonima) ne samo da mora biti snažnija, već mora barem stati u dodijeljenu zapreminu ili, po mogućnosti, imati manju ukupnu zapreminu. 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 stupanj pokretljivosti oklopnog vozila je takozvana gustoća snage ili odnos snage (najčešće u konjskim snagama) prema masi vozila. Ovaj omjer, iako ne uzima u obzir sve moguće faktore koji određuju mobilnost, prikladan je, iako grubi kriterij, a koristan je i kao parametar dizajna i kao alat za usporedbu različitih strojeva. U pravilu, veća je specifična snaga, na primjer, u KS. po toni, bolje su ukupne vozne performanse koje će mašina pokazati. Unatoč činjenici da se prilikom ocjenjivanja vozila često uzima u obzir njegova najveća brzina, za borbeno vozilo, ubrzanje ili odziv gasa motora (sposobnost brzog i glatkog prelaska iz stabilnog rada pri minimalnoj snazi na maksimalnu snagu) zapravo može biti mnogo važnije karakteristike. Često se zanemaruju performanse vozila, mogućnost brzog ubrzavanja i brzog prelaska na sigurno u odgovoru na napadnu akciju je neprocjenjiva. To izravno utječe na opstanak vozila i njegove posade. Dakle, raspoloživa snaga ne samo da doprinosi povećanoj pokretljivosti, već i preživljavanju, posebno ako se koristi u kombinaciji s mjerama samoodbrane, uključujući senzore za detekciju hica i laserskog zračenja, kao i pasivne i aktivne protumjere.
Snaga mala
Unatoč pojedinačnim slučajevima uporabe motora s plinskim turbinama, kao što je u porodici glavnih borbenih tenkova General Dynamics M1 Abrams (MBT), najpopularniji motor za oklopna vozila i dalje je dizelski motor ili, točnije, dizelski motor s više goriva. Jedan od lidera u proizvodnji pogonskih jedinica je njemačka kompanija MTU. Njegov integrirani pristup je da u jednoj "pogonskoj jedinici" ne uključuju samo motor, mjenjače i pogone, već i podsisteme za dovod zraka i njegovo filtriranje, hlađenje, proizvodnju energije i druge. Svaka od komponenti pogonske jedinice pažljivo je projektirana i sastavljena kako bi se dobilo najkompaktnije i najefikasnije rješenje. MTU prepoznaje da je za dizajnera i integratora borbenih vozila omjer snage i zapremine kritičan. Giovanni Spadaro, šef društvenih preduzeća u MTU -u, objasnio je da je za njih „integracija svih komponenti u jedinstveni sistem 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 kompletnog agregata. " Uticaj ovog pristupa na konačnu platformu je ogroman, s obzirom na blisku saradnju sa velikim vodećim proizvođačima vojnih vozila, poput Krause-Mafei Wegmann (KMW), Nexter, BAE Systems i General Dynamics. Glasnogovornik General Dynamics Land Systemsa objasnio je: "Što se tiče agregata, veća je snaga, manje su veličine bolje, jeftinije je općenito odlično, 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, posebno dizajnirani za ugradnju u teške vojne platforme. Sposobnosti modernih pogonskih jedinica pokazane su u borbenom vozilu pješaštva na gusjenicama Puma. Spadaro je rekao da „MTU pogonska jedinica za Pumu uključuje mjenjač, starter / generator i sisteme za hlađenje i pročišćavanje 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 zapremina smanjeni su za oko 60 posto.” Direktor specijalnih motora u MTU -u komentirao je da je "ova jedinica kompaktnija od bilo koje prethodne jedinice snage." Prednosti MTU motora posebno su evidentne pri ugradnji pogonskih jedinica u prethodne generacije strojeva. Njegove motore iz serije EuroPowerPack koristila je francuska kompanija GIAT (sada Nexter) za zamjenu motora tenkova Leclerc-EAU za Ujedinjene Arapske Emirate. Motori ove porodice ugrađeni su i na Challenger-2E MBT, dok su postignute značajne uštede u zapremini uz povećanje dometa zbog smanjene potrošnje goriva.
Poznat po teškoj građevinskoj opremi, Caterpillar je postao vodeći dobavljač motora za taktička i oklopna vozila. Njegove ponude vojsci zasnovane su na komercijalnim sistemima koji su u upotrebi širom svijeta. Otuda značajne prednosti - smanjeni troškovi povezani s obimom proizvodnje i dostupnošću tehničke podrške. Ipak, razvoj kompanije poznat je po vojnoj upotrebi, na primjer, motor C9.3 sa povećanom specifičnom snagom od 600 KS. Međutim, prava inovacija je da C9.3 može mijenjati svoju snagu. Kako bi se ispunili strogi europski zahtjevi za emisijom Euro-III, prebacuje se na način rada smanjen na 525 KS. moć. Caterpillar napominje: „Prednost je što korisnik može izabrati način rada. Moguće je postići maksimalne performanse tokom aktivnog rada na terenu, ali za vrijeme obuke ili pri radu u područjima sa civilnim stanovništvom možete prijeći u način kontrole emisija. " U stvari, ovaj "prekidač" je ukorijenjen u tehnologijama koje je Caterpillar razvio za komercijalne sisteme.
Kompanija je uvijek odabrana za programe zamjene i modernizacije postojećih voznih parkova oklopnih vozila. Na primjer, njegov motor CV8 trenutno je instaliran na borbenim vozilima pješadije gusjenica britanske vojske Warrior. Ovaj posao se izvodi prema ugovoru s Lockheed Martinom o nadogradnji vozila na standard WCSP (Warrior Capability Sustainment Program), koji će 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 se "uklapa" u zapreminu koju 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 prenosi mehanički na kotače ili gusjenice. Električni pogoni zamjenjuju ovu fizičku vezu električnim motorima smještenim u pogonskim kotačima ili lančanicima. Energija za rad ovih elektromotora može se uzeti iz baterija, motora s unutrašnjim sagorijevanjem ili oboje. "Hibridni" pristup koristi dizelski ili plinski turbinski motor koji se, bez mehaničkih veza, 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 testno postrojenje HED (hibridni električni pogon). Glasnogovornik BAE Systems Deepak Bazaz primijetio je da su dva HED motora povezana s generatorima i baterijama, 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 modificirao je BAE Systems za hibridni koncept Northrop Grumman u sklopu svog prijedloga za kopneno borbeno vozilo američke vojske GCV (Ground Combat Vehicle).
U dokumentu NATO-ove Organizacije za tehnološka istraživanja, "Hibridna električna vozila su superiornija 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. Ovo posljednje izravno ovisi o poboljšanom okretnom momentu koji je svojstven električnim motorima. 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 Northrop Grumman / BAE Systems GCV platforme moći će proizvesti 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 -ionske, nikl -metal -hidrid, nikl -natrij -klorid i litij -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 upotrebu u vojne svrhe. Još jedno područje rada koje je potrebno razviti kako bi se hibridni pogoni mogli masovno instalirati na oklopna vozila je uklanjanje konstrukcijskih ograničenja modernih vučnih motora. Iako su uspješno integrirani u demonstracijske prototipe 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 odbrambene istraživačke projekte (DARPA), QinetiQ će testirati svoj koncept motora sa glavčinom (motori sa zupčanikom) postavljajući ih za pilot probne probe. Brojni mjenjači, diferencijali i pogoni zamijenit će snažne kompaktne elektromotore na kotačima mašine. 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 kompanije BAE Systems rekao je da će to "ponuditi kupcima provjerenu jeftinu tehnologiju koja će poboljšati sposobnosti sadašnjih i budućih borbenih vozila".
Budući izazovi moći
U posljednjoj deceniji, potrebe borbenih vozila za električnom energijom porasle su nekoliko puta. Mark Signorelli, šef borbenih vozila u BAE Systems, napomenuo je da će "u budućnosti oklopnim vozilima biti sve teže podmiriti potrebe za električnom energijom". U toku su pokušaji rješavanja ovog rastućeg problema. Na primjer, razmatra se CE generator Niehof od 300 amp za porodicu M2 Bradley, i dva generatora od 150 pojačala za novu AMPV platformu. Gospodin Spadaro iz MTU -a izjavio je da su „ključni faktori koji su utjecali i utječu na razvoj rješenja za generiranje veće snage konstantno rastuća masa MBT -a i vozila na točkovima (uglavnom kao rezultat zahtjeva za višim nivoima zaštite) i u isto vrijeme potreba za više električne energije za sisteme na brodu bilo koje vrste, bilo da se radi o elektronici, sistemima zaštite i udobnosti za posadu, na primjer, naprednom sistemu 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 strujom dva ventilatora za hlađenje i kompresor rashladnog sredstva za klima uređaj."
Snaga oklopnih vozila direktno utječe na borbene sposobnosti i opstanak. Glavni kriteriji za opstanak na bojnom polju su sljedeći: "poduzmite sve mjere kako ne biste 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 u području elektrana za oklopna vozila, novih motora, mjenjača i pogona, inovativnih metoda integracije i rasporeda omogućava programerima vojne opreme da zadovolje i najhrabrije želje kupaca. Mnoga poboljšanja koja vidimo na vojnim platformama izravno su preuzeta iz komercijalnih projekata: motori i ugrađeni računari, digitalna elektronička kontrola, automatsko praćenje stanja sistema, električni pogoni i skladištenje energije i, konačno, praktične implementacije hibrida rešenja. Međutim, izazovi ovoj osjetljivoj ravnoteži tjeraju industriju da razvija sve inovativnija rješenja.
