Utmerket mobilitet under de tøffeste forholdene er det viktigste for alle militære kjøretøyer. Imidlertid er det mye vanskeligere å oppnå dette for pansrede kjøretøyer, men det er ekstremt viktig slik at de kan utføre oppgavene sine med hell
Mobilitet er veldig viktig for pansrede kjøretøyer, men samtidig konkurrerer den med andre kritiske egenskaper, for eksempel å sikre overlevelse av kjøretøyet og mannskapet. Og her kan dette kravet lett komme i konflikt med kravet om å opprettholde mobilitet. Imidlertid er det klart at soldater, hvis sikkerhet avhenger av slike kjøretøyer, trenger økt terrengvei, raskere akselerasjon og høyere hastighet, alt uten at det påvirker overlevelsesevnen negativt. Disse kravene driver utviklingen av nye kraftpakker og undervognssystemer for å finne optimale løsninger for å møte disse ofte motstridende kravene. For å overholde dem er imidlertid en kombinasjon og balanse mellom en rekke designparametere nødvendig. Disse inkluderer egenskapene til fjæringssystemet, som direkte påvirker bevegelseskvaliteten, støtteflaten til sporene eller hjulene, som bestemmer bakketrykket, kjøretøyets bakkeklaring og motoreffekten. Den siste egenskapen anses å være den viktigste og den vanskeligste å oppnå. Dette skyldes det faktum at designeren selv trenger å inngå kompromisser, noen ganger til og med tråkke i halsen på sin egen sang, selv når det gjelder generering og distribusjon av motoreffekt. Økningen i kraft i et pansret kjøretøy er begrenset av faktorer som volumet i motorrommet, behovet for å opprettholde rekkevidde, vektbegrensninger og behovet for å oppfylle effektkravene til systemer om bord, for eksempel kommunikasjonsutstyr, navigasjonssystemer, sensorer og aktive og passive beskyttelsessystemer.
Effektiv beskyttelse mot dagens trusler i utvikling er avgjørende, spesielt de som stiller de største kravene til drivverket og undervognen. Beskyttelse betyr nesten uunngåelig rustning, og rustning legger til masse. Det oppstår en motsetning som tvinger oss til å gjøre upraktiske avveier: Når trusselnivået stiger, må beskyttelsesnivået også økes. En økning i beskyttelsesnivået betyr som regel et behov for ekstra rustning, og ekstra booking kan bidra til en økning i kjøretøyets masse. Å opprettholde eller forbedre kjøreegenskapene til et pansret kjøretøy innebærer uunngåelig en økning i motoreffekten og effektiviteten til girkassen og kraftdriftene som er koblet til den. Massen til et kjøretøy bestemmes imidlertid også av størrelsen: jo større kjøretøyet og overflaten som må pansres, jo tyngre blir det. Dermed må den nye kraftenheten (motor med girkasse og drivverk) ikke bare være kraftigere, men den må i det minste passe inn i det tildelte volumet, eller helst ha et lavere totalvolum. Dette kriteriet er først og fremst absolutt for kraftenheter designet for å modernisere eksisterende pansrede kjøretøyer, men det er også svært ønskelig for nye plattformer.
Den allment aksepterte verdien for mobilitet fra et pansret kjøretøy er den såkalte effekttettheten, eller forholdet mellom kraft (oftest i hestekrefter) og kjøretøyets masse. Dette forholdet, selv om det ikke tar hensyn til alle mulige faktorer som bestemmer mobilitet, er et passende, om enn grovt kriterium, og er nyttig både som designparameter og som et verktøy for å sammenligne forskjellige maskiner. Som regel, jo høyere spesifikk effekt, for eksempel i hk. tonn, desto bedre er den generelle kjøreytelsen som maskinen vil vise. Til tross for at når man vurderer et kjøretøy, blir det ofte tatt høyde for maksimal hastighet, for en kampvogn kan akselerasjon eller motorens gassrespons (evnen til raskt og smidig overgang fra en stabil drift med minimum effekt til maksimal effekt) faktisk være mye viktigere. karakteristisk. Ofte oversett i bilens ytelse, er evnen til raskt å akselerere og gå raskt i sikkerhet som reaksjon på angripende handling uvurderlig. Det påvirker direkte kjøretøyets og mannskapets overlevelsesevne. Dermed bidrar den tilgjengelige kraften ikke bare til økt mobilitet, men også overlevelsesevne, spesielt når den brukes i kombinasjon med selvforsvarstiltak, inkludert sensorer for å oppdage et skudd og laserbestråling, samt passive og aktive mottiltak.
Kraft i liten
Til tross for individuelle tilfeller av bruk av gassturbinmotorer, for eksempel i General Dynamics M1 Abrams main battle tanks (MBT) -familien, er den mest populære motoren for pansrede kjøretøyer fortsatt en dieselmotor eller, mer presist, en dieselmotor med flere drivstoff. En av lederne innen produksjon av kraftenheter er det tyske selskapet MTU. Den integrerte tilnærmingen er at den i en enkelt "kraftenhet" ikke bare inkluderer motor, girkasse og kraftdrev, men også delsystemene for lufttilførsel og filtrering, kjøling, kraftproduksjon og andre. Hver av komponentene i kraftenheten er nøye designet og satt sammen for å få den mest kompakte og effektive løsningen. MTU erkjenner at for en kampvognutvikler og integrator er forholdet mellom effekt og volum avgjørende. Giovanni Spadaro, leder for SOE -er ved MTU, forklarte at for dem “er integrering av alle komponenter i et enkelt system veldig viktig, vi utvikler utrettelig vår filosofi om symbiotisk utvikling av alle deler av den utviklede løsningen. For oss betyr dette at bokstavelig talt alt, arkitektur, konsept, programvare og alle parametere er rettet mot å forbedre egenskapene til den siste komplette kraftenheten. " Virkningen av denne tilnærmingen på den endelige plattformen er enorm, gitt det tette samarbeidet med store ledende produsenter av militære kjøretøyer som Krause-Mafei Wegmann (KMW), Nexter, BAE Systems og General Dynamics. En talsmann for General Dynamics Land Systems forklarte: "Når det gjelder kraftenheten, er mer strøm bedre, mindre størrelse er bedre, billigere er generelt utmerket, men med den obligatoriske økningen i sikkerhetsnivå, pålitelighet, stillhet og vedlikehold."
MTU har demonstrert at tilpasning og modifikasjon for militære formål av kommersielle kraftenheter er egnet for lette og mellomstore pansrede kjøretøyer, for eksempel ARTEC Boxer fire-akslet kamppansret kjøretøy, som er utstyrt med en MTU 8V199 TE20 dieselmotor. For tyngre pansrede kjøretøyer og tanker trengs imidlertid egne motorer, for eksempel motorer i 880- og 890 -serien, designet spesielt for installasjon i tunge militære plattformer. Evnen til moderne kraftenheter er demonstrert i Puma -sporet infanterikamp. Spadaro sa at "MTU -kraftenheten til Puma inkluderer girkasse, starter / generator og kjøle- og luftrensingssystemer. Dieselmotoren MTU 10V 890 er kjent for sin meget høye effekttetthet og kompakte dimensjoner. Sammenlignet med andre militære motorer i samme effektklasse, har vekt og volum blitt redusert med omtrent 60 prosent.” Direktøren for spesialmotorer ved MTU kommenterte at "Denne enheten er mer kompakt enn noen tidligere kraftenhet." Fordelene med MTU -motorer er spesielt tydelige når du installerer kraftenheter i tidligere generasjoner av maskiner. Motorene fra EuroPowerPack-serien ble brukt av det franske selskapet GIAT (nå Nexter) til å erstatte motorene til Leclerc-EAU-tanker for De forente arabiske emirater. Motorer fra denne familien er også installert på Challenger-2E MBT, mens betydelige volumbesparelser ble oppnådd mens rekkevidden ble økt på grunn av redusert drivstofforbruk.
Caterpillar er kjent for sitt tunge anleggsutstyr og har blitt en ledende leverandør av motorer for taktiske og pansrede kjøretøyer. Tilbudene til militæret er basert på kommersielle systemer på hyllen som brukes over hele verden. Derav de betydelige fordelene - reduserte kostnader forbundet med produksjonsmengder og tilgjengeligheten av teknisk støtte. Likevel er selskapets utvikling kjent for militær bruk, for eksempel C9.3 -motoren med en økt spesifikk effekt på 600 hk. Den virkelige innovasjonen er imidlertid at C9.3 er i stand til å variere sin effekt. For å oppfylle de strenge europeiske Euro-III-utslippskravene, bytter den til en modus redusert til 525 hk. makt. Caterpillar bemerker at “Fordelen er at brukeren kan velge driftsmodus. Det er mulig å oppnå maksimal ytelse under aktiv drift i feltet, men under trening eller arbeid i områder med en sivil befolkning kan du gå til utslippskontrollmodus. " Faktisk er denne "bryteren" forankret i teknologier som Caterpillar utviklet for kommersielle systemer.
Selskapet er alltid valgt for programmer for erstatning og modernisering av eksisterende pansrede kjøretøyflåter. For eksempel er CV8 -motoren for øyeblikket installert på den britiske hæren Warrior -sporet infanterikamp. Dette arbeidet utføres under en kontrakt med Lockheed Martin for å oppgradere kjøretøyet til WCSP (Warrior Capability Sustainment Program) -standarden, som vil forlenge driften av kjøretøyene til 2040. Caterpillar endrer også motoren til den amerikanske hærens Stryker -pansrede kjøretøyer med en kapasitet på 350 hk. for C9 -motoren med en kapasitet på 450 hk. Den nye motoren "passer" inn i volumet opptatt av den forrige motoren. Erstatningen er en del av General Dynamics forslag til en ECP-1 teknisk endring, som inkluderer en 910 amp generator, suspensjon oppgraderinger og andre forbedringer.
Elektriske aktuatorer
Tradisjonelt overføres kraft fra motoren mekanisk til hjulene eller sporene. Elektriske drivenheter erstatter denne fysiske forbindelsen med elektriske motorer i drivhjul eller tannhjul. Energien til å kjøre disse elektriske motorene kan tas fra batterier, en forbrenningsmotor eller begge deler. Den "hybrid" tilnærmingen bruker enten en diesel- eller en gassturbinmotor som, uten mekaniske tilkoblinger, nå kan installeres hvor som helst i chassiset, noe som gir designere mer designfrihet. Det er også mulig å installere to motorer, som ble implementert av BAE Systems i sitt mobile testanlegg HED (Hybrid Electric Drive). BAE Systems -talsmann Deepak Bazaz la merke til at to HED -motorer er koblet til generatorer og batterier, noe som gjør at den kan fungere i forskjellige moduser: en motor fungerer i hvilemodus, sparer drivstoff, to motorer fungerer når mer kraft er nødvendig, eller i stille observasjonsmodus. fungerer bare på oppladbare batterier. HED -konseptet er implementert på den belte AMPV -plattformen (Armored Multipurpose Vehicle), men det er planlagt å være skalerbart og brukt på et kjøretøy i alle vektkategorier, både hjul og spor. Det eksperimentelle kraftverket HED ble modifisert av BAE Systems for et hybridkonsept av Northrop Grumman som en del av forslaget om et bakkekampkjøretøy fra den amerikanske hæren GCV (Ground Combat Vehicle).
I et papir fra NATO Technology Research Organization, "Hybridelektriske kjøretøyer er overlegne i hastighet, akselerasjon, klatringsevne og stillhet enn motordrevne kjøretøy … mens drivstoffbesparelsen kan variere fra 20 til 30 prosent." Elektromotorene gir også nesten umiddelbar akselerasjon, god gassrespons og bedre trekkraft. Sistnevnte er direkte avhengig av det forbedrede dreiemomentet som er iboende i elektriske motorer. For kampbiler betyr dette flere fordeler: mindre reaksjonstid når du flytter til dekke, vanskeligere å komme inn i og bedre langrennsevne. HED-enheten drives av to sekssylindrede motorer, en spesialdesignet QinetiQ-overføring og 600 volt litiumionbatterier.
Et annet attraktivt aspekt ved den elektriske stasjonen er dens evne til å generere mer effektive og høyere nivåer av elektrisk energi. Kraftverket til Northrop Grumman / BAE Systems GCV -plattformen vil kunne levere 1100 kilowatt, selv om det er betydelig mindre og lettere enn tradisjonelle kraftenheter. Siden energilagring er en viktig del av hybridelektrisk stasjon, blir imidlertid batterifeil samsvar et stort problem. Derfor vurderes for tiden flere typer avanserte batterier med høyere energitetthet for hybridbiler, inkludert litiumion, nikkelmetallhydrid, nikkelnatriumklorid og litiumpolymer. Imidlertid er alle fortsatt på stadiet med å utvikle teknologien og har visse ulemper som må løses før de blir anerkjent som egnet for bruk i militære applikasjoner. Et annet arbeidsområde som må utvikles slik at hybriddrev kan installeres massivt på pansrede kjøretøyer, er fjerning av designbegrensningene til moderne trekkmotorer. Selv om de er vellykket integrert i demonstrasjonsprototyper av HED-type, har disse systemene begrensninger i størrelse, vekt og kjøling. Inntil disse problemene er løst, vil alle elektriske kretser, til tross for fordelene, forbli en illusjon for pansrede kjøretøy.
Imidlertid er mange forskningsorganisasjoner fortsatt interessert i det elektriske drivkonseptet. For eksempel, under kontrakter fra Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), vil QinetiQ teste konseptet med navmotorer (girmotorer) ved å sette dem opp for pilot -prøveforsøk. Mange girkasser, differensialer og kraftdrev erstatter de kraftige kompakte elektriske motorene i maskinens hjul. Det er mulig at dette konseptet også kan implementeres på eksisterende pansrede kjøretøyer på hjul. Faktisk signerte BAE Systems i juni 2017 en avtale med QinetiQ om å introdusere ny elektrisk drivteknologi i kampbiler. En representant for selskapet BAE Systems sa at dette vil "tilby kundene en utprøvd billig teknologi som vil forbedre mulighetene til nåværende og fremtidige kampbiler."
Fremtidige maktutfordringer
I løpet av det siste tiåret har kampvognens behov for elektrisk kraft økt flere ganger. Mark Signorelli, leder for kampbiler ved BAE Systems, bemerket at "i fremtiden vil det bli stadig vanskeligere for pansrede kjøretøy å dekke strømbehovet." Det pågår forsøk på å løse dette økende problemet. For eksempel vurderes en 300 amp CE Niehof -generator for M2 Bradley -familien, og to 150 amp generatorer for den nye AMPV -plattformen. Spadaro fra MTU uttalte at "de viktigste faktorene som har påvirket og påvirker utviklingen av løsninger for å generere mer kraft, er den stadig voksende massen av MBT og hjulbiler (hovedsakelig som følge av krav om høyere beskyttelsesnivåer) og på samtidig behovet for mer strøm for innebygde systemer av hvilken som helst type, det være seg elektronikk, beskyttelsessystemer og komfort for mannskapet, for eksempel et avansert klimaanlegg. " MTU mener at "de blir adressert av en dypere integrering av de elektriske komponentene i kraftenheten. Et godt eksempel her er igjen den ovennevnte kraftenheten MTU til det pansrede kjøretøyet Puma, som inkluderer en start / generator med en nominell effekt på 170 kW, som leverer strøm til to kjølevifter og en kjølemiddelkompressor med klimaanlegg."
Kraften til pansrede kjøretøy påvirker direkte kampegenskaper og overlevelse. Hovedkriteriene for å overleve på slagmarken er som følger: "ta alle tiltak for ikke å bli lagt merke til, hvis ikke sett, ikke bli truffet, hvis du blir truffet, ikke for å bli drept." Den første lettes av evnen til å flytte til der motstanderen ikke forventer deg. Den andre krever rask akselerasjon og god manøvrerbarhet for å finne dekning og er komplisert av fiendens skytters evne til effektivt å fange målet for å drepe. Og den tredje bestemmes av evnen til å ta passende passiv beskyttelse og benytte passive og aktive mottiltak. Imidlertid kan hvert av disse kriteriene påvirke andre negativt. For eksempel øker ekstra rustning masse og som et resultat mobilitet.
Fremskritt innen kraftverk for pansrede kjøretøyer, nye motorer, girkasser og kraftdrev, innovative integreringsmetoder og layout gjør det mulig for utviklere av militært utstyr å tilfredsstille kundens mest vågale ønsker. Mange av forbedringene vi ser på militære plattformer er direkte hentet fra kommersielle prosjekter: motorer og innebygde datamaskiner, digital elektronisk kontroll, automatisk overvåking av tilstanden til systemer, elektriske stasjoner og energilagring, og til slutt praktiske implementeringer av hybrid løsninger. Utfordringene til denne delikate balansen tvinger imidlertid industrien til å utvikle flere og flere innovative løsninger.
