Vynikajúca mobilita v najnáročnejších podmienkach je prvoradou vlastnosťou všetkých vojenských vozidiel. Oveľa ťažšie je to však dosiahnuť pri obrnených vozidlách, ale je to mimoriadne dôležité, aby mohli úspešne vykonávať svoje úlohy
Mobilita je pre obrnené vozidlá veľmi dôležitá, ale zároveň konkuruje ďalším kritickým vlastnostiam, ako je napríklad zabezpečenie prežitia vozidla a posádky. A tu môže byť táto požiadavka v rozpore s požiadavkou zachovania mobility. Je však zrejmé, že vojaci, ktorých bezpečnosť závisí od takýchto vozidiel, potrebujú zvýšenú priechodnosť v teréne, rýchlejšie zrýchlenie a vyššiu rýchlosť, a to všetko bez toho, aby to negatívne ovplyvnilo schopnosť prežiť. Tieto požiadavky vedú k vývoju nových pohonných jednotiek a podvozkových systémov s cieľom nájsť optimálne riešenia na splnenie týchto často protichodných požiadaviek. Aby však boli v súlade s nimi, je potrebná kombinácia a vyváženosť viacerých konštrukčných parametrov. Patria sem charakteristiky systému odpruženia, ktorý priamo ovplyvňuje kvalitu pohybu, nosnú plochu koľají alebo kolies, ktorá určuje tlak na zem, svetlú výšku vozidla a výkon motora. Posledná charakteristika sa považuje za najdôležitejšiu a najťažšie dosiahnuteľnú. Je to spôsobené tým, že aj v otázke generovania a distribúcie výkonu motora musí návrhár robiť kompromisy, niekedy dokonca šliapnuť na krk vlastnej piesne. Nárast výkonu v obrnenom vozidle je obmedzený faktormi, ako je objem motorového priestoru, potreba zachovať dojazd, obmedzenia hmotnosti a potreba splniť požiadavky na výkon palubných systémov, napríklad komunikačných zariadení, navigačné systémy, senzory a systémy aktívnej a pasívnej ochrany.
Účinná ochrana proti dnes sa vyvíjajúcim hrozbám je nevyhnutná, obzvlášť pred tými, ktoré kladú najväčšie nároky na pohonné ústrojenstvo a podvozok. Ochrana takmer nevyhnutne znamená brnenie a brnenie zvyšuje objem. Vzniká rozpor, ktorý nás núti robiť nepohodlné kompromisy: so stúpajúcou úrovňou hrozby je potrebné zvýšiť aj úroveň ochrany. Zvýšenie úrovne ochrany sa spravidla prejavuje potrebou dodatočného panciera a dodatočná rezervácia môže prispieť k zvýšeniu hmotnosti vozidla. Udržanie alebo zlepšenie jazdných vlastností obrneného vozidla nevyhnutne znamená zvýšenie výkonu motora a účinnosti prevodových a silových pohonov, ktoré sú k nemu pripojené. Hmotnosť vozidla je však daná aj jeho veľkosťou: čím je vozidlo a povrchová plocha, ktorá musí byť pancierovaná, tým ťažšie. Nová pohonná jednotka (motor s prevodovkou a pohonmi) teda musí byť nielen výkonnejšia, ale musí sa aspoň zmestiť do prideleného objemu alebo, pokiaľ možno, mať nižší celkový objem. Toto kritérium je predovšetkým absolútne pre pohonné jednotky určené na modernizáciu existujúcich obrnených vozidiel, ale je veľmi žiaduce aj pre nové platformy.
Všeobecne akceptovanou hodnotou pre úroveň mobility poskytovanej obrneným vozidlom je takzvaná hustota výkonu alebo pomer výkonu (najčastejšie v konských silách) k hmotnosti vozidla. Tento pomer, pričom neberie do úvahy všetky možné faktory, ktoré určujú mobilitu, je vhodným, aj keď hrubým kritériom, a je užitočný ako konštrukčný parameter, tak aj ako nástroj na porovnávanie rôznych strojov. Spravidla platí, že čím vyšší je špecifický výkon, napríklad v hp. na tonu, tým lepší bude celkový jazdný výkon, ktorý stroj ukáže. Napriek tomu, že pri hodnotení vozidla sa často berie do úvahy jeho maximálna rýchlosť, v prípade bojového vozidla môže byť akcelerácia alebo odozva škrtiacej klapky motora (schopnosť rýchlo a plynule prechádzať zo stabilnej prevádzky pri minimálnom výkone na maximálny výkon) v skutočnosti oveľa dôležitejšie.charakteristické. Často prehliadaná výkonnosť vozidla, schopnosť rýchlo zrýchliť a rýchlo sa dostať do bezpečia v reakcii na útočné akcie je neoceniteľná. Má priamy vplyv na prežitie vozidla a jeho posádky. Dostupný výkon teda prispieva nielen k zvýšenej pohyblivosti, ale aj k prežitiu, najmä ak sa používa v kombinácii s opatreniami na sebaobranu, vrátane senzorov na detekciu strely a laserového ožiarenia, ako aj pasívnych a aktívnych protiopatrení.
Sila v malom
Napriek jednotlivým prípadom použitia motorov s plynovými turbínami, ako napríklad v rodine hlavných bojových tankov (MBT) General Dynamics M1 Abrams, je najobľúbenejším motorom pre obrnené vozidlá stále naftový motor, alebo presnejšie viacpalivový naftový motor. Jedným z lídrov vo výrobe pohonných jednotiek je nemecká spoločnosť MTU. Jeho integrovaný prístup je, že v jednej „pohonnej jednotke“je zahrnutý nielen motor, prevodovka a výkonové pohony, ale aj subsystémy prívodu vzduchu a jeho filtrácie, chladenia, výroby energie a ďalších. Každý z komponentov pohonnej jednotky je starostlivo navrhnutý a zostavený tak, aby získal čo najkompaktnejšie a najefektívnejšie riešenie. MTU uznáva, že pre konštruktéra a integrátora bojových vozidiel je pomer výkonu k objemu rozhodujúci. Giovanni Spadaro, vedúci SOE na MTU, vysvetlil, že pre nich „integrácia všetkých komponentov do jedného systému je veľmi dôležitá, neúnavne rozvíjame našu filozofiu symbiotického vývoja všetkých častí vyvíjaného riešenia. Pre nás to znamená, že doslova všetko, architektúra, koncepcia, softvér a všetky parametre, sú zamerané na zlepšenie vlastností konečnej kompletnej pohonnej jednotky. “Vplyv tohto prístupu na konečnú platformu je obrovský, vzhľadom na úzku spoluprácu s poprednými poprednými výrobcami vojenských vozidiel, akými sú Krause-Mafei Wegmann (KMW), Nexter, BAE Systems a General Dynamics. Hovorca spoločnosti General Dynamics Land Systems vysvetlil: „Pokiaľ ide o pohonnú jednotku, väčší výkon je lepší, menšie rozmery sú lepšie, lacnejšie je spravidla vynikajúce, ale s povinným zvýšením úrovní bezpečnosti, spoľahlivosti, tichosti a udržiavateľnosti.“
MTU preukázalo, že adaptácia a modifikácia na vojenské účely komerčných pohonných jednotiek je vhodná pre ľahké a stredné obrnené vozidlá, napríklad pre štvornápravové bojové obrnené vozidlo ARTEC Boxer, ktoré je vybavené dieselovým motorom MTU 8V199 TE20. Pre ťažšie obrnené vozidlá a tanky sú však potrebné vlastné motory, ako napríklad motory radu 880 a 890, navrhnuté špeciálne pre inštaláciu na ťažké vojenské platformy. Schopnosti moderných pohonných jednotiek sú demonštrované v pásovom bojovom vozidle pechoty Puma. Spadaro uviedol, že „pohonná jednotka MTU pre Puma obsahuje prevodovku, štartér / generátor a systémy chladenia a čistenia vzduchu. Dieselový motor MTU 10V 890 je známy svojou veľmi vysokou hustotou výkonu a kompaktnými rozmermi. V porovnaní s inými vojenskými motormi tej istej výkonovej triedy sa hmotnosť a objem znížili asi o 60 percent. “Riaditeľ špeciálnych motorov na MTU uviedol, že „táto jednotka je kompaktnejšia než ktorákoľvek predchádzajúca pohonná jednotka“. Výhody motorov MTU sú obzvlášť zrejmé pri inštalácii pohonných jednotiek do predchádzajúcich generácií strojov. Jeho motory z radu EuroPowerPack použila francúzska spoločnosť GIAT (dnes Nexter) na výmenu motorov tankov Leclerc-EAU pre Spojené arabské emiráty. Motory z tejto rady sú inštalované aj na modeli Challenger-2E MBT, pričom pri znížení spotreby paliva bolo dosiahnuté výrazné zníženie objemu pri zvýšení dojazdu.
Caterpillar, známy svojou ťažkou stavebnou technikou, sa stal popredným dodávateľom motorov pre taktické a obrnené vozidlá. Jeho ponuka pre armádu je založená na bežných komerčných systémoch, ktoré sa používajú po celom svete. Z toho vyplývajú významné výhody - zníženie nákladov spojených s objemom výroby a dostupnosťou technickej podpory. Napriek tomu je vývoj spoločnosti známy pre vojenské použitie, napríklad motor C9.3 so zvýšeným špecifickým výkonom 600 koní. Skutočnou inováciou však je, že C9.3 je schopný meniť svoje výkonové triedy. Aby splnil prísne európske emisné požiadavky Euro-III, prepne sa na režim znížený na 525 koní. moc. Caterpillar poznamenáva, že „Výhodou je, že užívateľ si môže zvoliť prevádzkový režim. Počas aktívnej prevádzky v teréne je možné dosiahnuť maximálny výkon, ale počas výcviku alebo pri práci v oblastiach s civilným obyvateľstvom môžete prejsť do režimu emisnej kontroly. “V skutočnosti je tento „prepínač“založený na technológiách, ktoré spoločnosť Caterpillar vyvinula pre komerčné systémy.
Spoločnosť je vždy vybraná pre programy výmeny a modernizácie existujúcich flotíl obrnených vozidiel. Napríklad jeho motor CV8 je v súčasnosti nainštalovaný na bojových vozidlách pechoty britskej armády Warrior. Táto práca sa vykonáva na základe zmluvy so spoločnosťou Lockheed Martin o modernizácii vozidla na štandard WCSP (Warrior Capability Sustainment Program), ktorý predĺži prevádzku vozidiel do roku 2040. Caterpillar mení aj motor obrnených vozidiel americkej armády Stryker s výkonom 350 koní. pre motor C9 s výkonom 450 koní. Nový motor „zapadá“do objemu, ktorý zaberal predchádzajúci motor. Náhrada je súčasťou návrhu spoločnosti General Dynamics na technickú zmenu ECP-1, ktorá zahŕňa alternátor s výkonom 910 ampérov, vylepšenia zavesenia kolies a ďalšie vylepšenia.
Elektrické pohony
Sila z motora sa tradične mechanicky prenáša na kolesá alebo pásy. Elektrické pohony nahrádzajú toto fyzické spojenie s elektromotormi umiestnenými v hnacích kolesách alebo reťazových kolesách. Energiu na chod týchto elektromotorov je možné čerpať z batérií, spaľovacieho motora alebo oboch. „Hybridný“prístup využíva buď naftový, alebo plynový turbínový motor, ktorý je bez mechanických spojení teraz možné nainštalovať kdekoľvek v podvozku, čo dáva dizajnérom väčšiu voľnosť pri navrhovaní. Je tiež možné nainštalovať dva motory, ktoré spoločnosť BAE Systems implementovala vo svojom mobilnom testovacom zariadení HED (Hybrid Electric Drive). Hovorca spoločnosti BAE Systems Deepak Bazaz si všimol, že dva motory HED sú spojené s generátormi a batériami, čo mu umožňuje pracovať v rôznych režimoch: jeden motor pracuje v pokojovom režime, šetrí palivo, dva motory pracujú, keď je potrebný väčší výkon, alebo v režime tichého pozorovania. funguje iba na nabíjateľné batérie. Koncept HED je implementovaný na pásovej platforme AMPV (Armored Multipurpose Vehicle), ale plánuje sa, že bude škálovateľný a bude sa používať vo vozidlách akejkoľvek hmotnostnej kategórie, kolesových aj pásových. Experimentálnu elektráreň HED upravila spoločnosť BAE Systems na hybridný koncept spoločnosti Northrop Grumman ako súčasť svojho návrhu pozemného bojového vozidla americkej armády GCV (Ground Combat Vehicle).
V dokumente organizácie NATO Technology Research Organization: „Hybridné elektrické vozidlá vynikajú rýchlosťou, akceleráciou, stúpavosťou a tichosťou ako motorové vozidlá … pričom úspora paliva sa môže pohybovať od 20 do 30 percent.“Elektromotory tiež poskytujú takmer okamžité zrýchlenie, dobrú odozvu na plyn a lepšiu trakciu. Ten priamo závisí od zlepšeného krútiaceho momentu, ktorý je vlastný elektromotorom. Pre bojové vozidlá to znamená niekoľko výhod: kratší reakčný čas pri prechode na krytie, ťažšie sa do neho dostať a lepšie schopnosti v teréne. Jednotka HED je poháňaná dvoma šesťvalcovými motormi, prevodovkou QinetiQ na mieru a 600-voltovými lítium-iónovými batériami.
Ďalším atraktívnym aspektom elektrického pohonu je jeho schopnosť vytvárať účinnejšie a vyššie úrovne elektrickej energie. Elektráreň platformy Northrop Grumman / BAE Systems GCV bude schopná poskytnúť 1 100 kilowattov, aj keď je výrazne menšia a ľahšia ako tradičné energetické jednotky. Keďže však skladovanie energie je dôležitou súčasťou hybridného elektrického pohonu, nesúlad batérií sa stáva hlavným problémom. Preto sa v súčasnosti uvažuje o niekoľkých typoch pokročilých batérií s vyššou hustotou energie pre hybridné vozidlá, vrátane lítium -iónových, hydrid -nikel -kovových, nikel -chloridových a lítiových polymérov. Všetky sú však stále vo fáze vývoja technológie a majú určité nevýhody, ktoré je potrebné vyriešiť skôr, ako budú uznané ako vhodné na použitie vo vojenských aplikáciách. Ďalšou oblasťou práce, ktorú je potrebné vyvinúť, aby bolo možné hybridné pohony masívne inštalovať na obrnené vozidlá, je odstránenie konštrukčných obmedzení moderných trakčných motorov. Napriek tomu, že tieto systémy boli úspešne integrované do demonštračných prototypov typu HED, majú obmedzenia vo veľkosti, hmotnosti a chladení. Kým sa tieto problémy nevyriešia, všetky elektrické obvody napriek svojim výhodám zostanú pre obrnené vozidlá ilúziou.
Mnoho výskumných organizácií sa však stále zaujíma o koncept elektrického pohonu. Napríklad na základe zmlúv Agentúry pre obranný pokročilý výskumný projekt (DARPA) bude QinetiQ testovať svoj koncept nábojových motorov (prevodových motorov) tým, že ich pripraví na pilotné simulačné skúšky. Početné prevodovky, diferenciály a výkonové pohony nahradia výkonné kompaktné elektromotory na kolesách stroja. Je možné, že tento koncept je možné implementovať aj na existujúce kolesové obrnené vozidlá. V júni 2017 spoločnosť BAE Systems v skutočnosti podpísala zmluvu so spoločnosťou QinetiQ o zavedení novej technológie elektrického pohonu do bojových vozidiel. Zástupca spoločnosti BAE Systems uviedol, že to „zákazníkom ponúkne osvedčenú nízkonákladovú technológiu, ktorá zvýši možnosti súčasných a budúcich bojových vozidiel“.
Budúce výzvy moci
Za posledné desaťročie sa potreby bojových vozidiel na elektrickú energiu niekoľkokrát zvýšili. Mark Signorelli, vedúci bojových vozidiel spoločnosti BAE Systems, poznamenal, že „v budúcnosti bude pre obrnené vozidlá stále ťažšie uspokojovať potreby elektrickej energie“. Prebiehajú pokusy o riešenie tohto narastajúceho problému. Napríklad pre rodinu M2 Bradley sa uvažuje s generátorom 300 Nie CEhof a pre novú platformu AMPV dva generátory s výkonom 150 ampérov. Pán Spadaro z MTU uviedol, že „kľúčovými faktormi, ktoré ovplyvnili a ovplyvňujú vývoj riešení na generovanie väčšieho výkonu, sú neustále rastúca masa MBT a kolesových vozidiel (hlavne v dôsledku požiadaviek na vyššie úrovne ochrany) a na a zároveň potreba väčšieho množstva elektriny pre palubné systémy akéhokoľvek druhu, či už ide o elektroniku, ochranné systémy a pohodlie pre posádku, napríklad o pokročilý klimatizačný systém. “MTU verí, že „sú riešené hlbšou integráciou elektrických komponentov do pohonnej jednotky. Dobrým príkladom je opäť vyššie uvedená pohonná jednotka MTU obrneného vozidla Puma, ktorá obsahuje štartér / generátor s menovitým výkonom 170 kW, napájajúci dva chladiace ventilátory a chladiaci kompresor klimatizácie. “
Sila obrnených vozidiel priamo ovplyvňuje bojové schopnosti a schopnosť prežiť. Hlavné kritériá prežitia na bojisku sú tieto: „Vykonajte všetky opatrenia, aby si vás nikto nevšimol, keď vás uvidí, aby vás nikto nezasiahol, ak vás niekto zasiahne.“Prvú uľahčuje schopnosť presunúť sa tam, kde vás súper nečaká. Druhý vyžaduje rýchle zrýchlenie a dobrú manévrovateľnosť, aby našiel kryt a je komplikovaný schopnosťou nepriateľského strelca efektívne zachytiť cieľ a zabiť ho. A tretí je určený schopnosťou prijať vhodnú pasívnu ochranu a použiť pasívne a aktívne protiopatrenia. Každé z týchto kritérií však môže nepriaznivo ovplyvniť ostatné. Napríklad dodatočné brnenie zvyšuje hmotnosť a v dôsledku toho mobilitu.
Pokroky v oblasti elektrární pre obrnené vozidlá, nových motorov, prevodoviek a pohonov, inovatívne metódy integrácie a usporiadania umožňujú vývojárom vojenského vybavenia uspokojiť aj tie najtrúfalejšie priania zákazníkov. Mnoho vylepšení, ktoré vidíme na vojenských platformách, pochádza priamo z komerčných projektov: motory a palubné počítače, digitálne elektronické ovládanie, automatické monitorovanie stavu systémov, elektrické pohony a skladovanie energie a nakoniec praktické implementácie hybridných riešenia. Výzvy súvisiace s touto krehkou rovnováhou však nútia priemysel vyvíjať čoraz inovatívnejšie riešenia.
