Puikus mobilumas sunkiausiomis sąlygomis yra svarbiausia visų karinių transporto priemonių savybė. Tačiau šarvuotoms transporto priemonėms tai pasiekti yra daug sunkiau, tačiau nepaprastai svarbu, kad jos galėtų sėkmingai atlikti savo užduotis
Mobilumas yra labai svarbus šarvuotoms transporto priemonėms, tačiau tuo pat metu jis konkuruoja su kitomis kritinėmis savybėmis, pavyzdžiui, pavyzdžiui, užtikrinančiu transporto priemonės ir įgulos išgyvenamumą. Ir čia šis reikalavimas gali lengvai prieštarauti reikalavimui išlaikyti judumą. Tačiau akivaizdu, kad kariams, kurių saugumas priklauso nuo tokių transporto priemonių, reikia didesnio pravažumo bekele, greitesnio įsibėgėjimo ir didesnio greičio, ir tai neturi neigiamos įtakos išgyvenamumui. Šie reikalavimai skatina kurti naujus jėgos blokus ir važiuoklės sistemas, siekiant rasti optimalius sprendimus, kurie atitiktų šiuos dažnai prieštaringus reikalavimus. Tačiau norint jų laikytis, būtina derinti ir subalansuoti daugelį projektinių parametrų. Tai apima pakabos sistemos charakteristikas, kurios tiesiogiai veikia judėjimo kokybę, vikšrų ar ratų atraminį paviršių, kuris lemia žemės slėgį, transporto priemonės prošvaisą ir variklio galią. Paskutinė charakteristika laikoma svarbiausia ir sunkiausiai pasiekiama. Taip yra dėl to, kad net ir variklio galios generavimo bei paskirstymo klausimu dizaineriui reikia daryti kompromisus, kartais net peržengti gerklę savo dainai. Šarvuotos transporto priemonės galios padidėjimą riboja tokie veiksniai kaip variklio skyriaus tūris, poreikis išlaikyti diapazoną, svorio apribojimai ir poreikis atitikti riedmenų sistemų, pavyzdžiui, ryšio įrangos, galios reikalavimus, navigacijos sistemos, jutikliai ir aktyvios bei pasyvios apsaugos sistemos.
Būtina veiksminga apsauga nuo šiandien besikeičiančių grėsmių, ypač tų, kurios kelia didžiausius reikalavimus jėgos pavarai ir važiuoklei. Apsauga beveik neišvengiamai reiškia šarvus, o šarvai prideda daug. Atsiranda prieštaravimas, verčiantis mus daryti nepatogius kompromisus: kylant grėsmės lygiui, reikia padidinti ir apsaugos lygį. Padidėjęs apsaugos lygis paprastai reiškia papildomų šarvų poreikį, o papildomas rezervavimas gali prisidėti prie transporto priemonės masės padidėjimo. Šarvuotos transporto priemonės važiavimo charakteristikų išlaikymas ar gerinimas neišvengiamai padidina variklio galią ir su ja sujungtų transmisijos bei galios pavarų efektyvumą. Tačiau transporto priemonės masę lemia ir jos dydis: kuo didesnė transporto priemonė ir paviršiaus plotas, kuris turi būti šarvuotas, tuo jis tampa sunkesnis. Taigi naujas jėgos agregatas (variklis su transmisija ir pavaromis) turi būti ne tik galingesnis, bet bent jau tilpti į paskirtą tūrį arba, pageidautina, turėti mažesnį bendrą tūrį. Šis kriterijus, visų pirma, yra absoliutus jėgos agregatams, skirtiems modernizuoti esamus šarvuočius, tačiau taip pat labai pageidautinas naujoms platformoms.
Visuotinai priimta šarvuotos transporto priemonės mobilumo lygio vertė yra vadinamasis galios tankis arba galios (dažniausiai arklio galių) ir transporto priemonės masės santykis. Šis santykis, neatsižvelgiant į visus galimus mobilumą lemiančius veiksnius, yra tinkamas, nors ir neapdorotas kriterijus, ir yra naudingas ir kaip projektavimo parametras, ir kaip priemonė lyginant skirtingas mašinas. Paprastai didesnė specifinė galia, pavyzdžiui, AG. už toną, tuo geresni bendri vairavimo rezultatai bus rodomi mašinoje. Nepaisant to, kad vertinant transporto priemonę dažnai atsižvelgiama į jos didžiausią greitį, kovinei transporto priemonei, pagreičiui ar variklio droselio reakcijai (galimybė greitai ir sklandžiai pereiti iš stabilaus veikimo esant minimaliai galiai į didžiausią galią) iš tikrųjų gali būti daug svarbesnis. charakteristika. Dažnai nepaisoma transporto priemonės eksploatacinių savybių, gebėjimas greitai įsibėgėti ir greitai pereiti prie saugumo reaguojant į ataką yra neįkainojama. Tai tiesiogiai įtakoja transporto priemonės ir jos įgulos išgyvenamumą. Taigi turima galia ne tik prisideda prie didesnio mobilumo, bet ir išgyvenimo, ypač kai ji naudojama kartu su savigynos priemonėmis, įskaitant jutiklius šūvio ir švitinimo lazeriu aptikimui, taip pat pasyvias ir aktyvias atsakomąsias priemones.
Galia mažoje
Nepaisant atskirų dujų turbininių variklių naudojimo atvejų, pavyzdžiui, „General Dynamics M1 Abrams“pagrindinių mūšio tankų (MBT) šeimoje, populiariausias šarvuotų transporto priemonių variklis ir toliau yra dyzelinis variklis arba, tiksliau, daugiasūkis dyzelinis variklis. Viena iš jėgos agregatų gamybos lyderių yra Vokietijos įmonė MTU. Jo integruotas požiūris yra tas, kad į vieną „maitinimo bloką“įeina ne tik variklis, transmisija ir galios pavaros, bet ir oro tiekimo bei jo filtravimo, aušinimo, energijos gamybos ir kt. Kiekvienas maitinimo bloko komponentas yra kruopščiai suprojektuotas ir sumontuotas, kad būtų gautas kompaktiškiausias ir efektyviausias sprendimas. MTU pripažįsta, kad kovos transporto priemonių dizaineriui ir integruotojui galios ir tūrio santykis yra labai svarbus. Giovanni Spadaro, MTU valstybinių įmonių vadovas, paaiškino, kad jiems „visų komponentų integravimas į vieną sistemą yra labai svarbus, mes nenuilstamai plėtojame savo visų sukurtų sprendimų dalių simbiotinio kūrimo filosofiją. Mums tai reiškia, kad pažodžiui viskas, architektūra, koncepcija, programinė įranga ir visi parametrai yra skirti pagerinti galutinio visiško maitinimo bloko charakteristikas “. Šio požiūrio poveikis galutinei platformai yra didžiulis, atsižvelgiant į glaudų bendradarbiavimą su pagrindiniais pirmaujančiais karinių transporto priemonių gamintojais, tokiais kaip „Krause-Mafei Wegmann“(KMW), „Nexter“, „BAE Systems“ir „General Dynamics“. „General Dynamics Land Systems“atstovas paaiškino: „Kalbant apie maitinimo bloką, didesnė galia yra geresnė, mažesnis dydis yra geresnis, pigesnis paprastai yra puikus, tačiau privalomai padidinus saugos, patikimumo, tylos ir priežiūros lygį“.
MTU pademonstravo, kad komercinių jėgainių pritaikymas ir modifikavimas kariniams tikslams tinka lengvoms ir vidutinio dydžio šarvuotoms transporto priemonėms, pavyzdžiui, keturių ašių kovos šarvuočiui „ARTEC Boxer“, kuriame sumontuotas MTU 8V199 TE20 dyzelinis variklis. Tačiau sunkesnėms šarvuočiams ir tankams reikalingi savi varikliai, tokie kaip, pavyzdžiui, 880 ir 890 serijos varikliai, specialiai sukurti montuoti sunkiose karinėse platformose. Šiuolaikinių jėgos agregatų galimybės demonstruojamos pėstininkų pėstininkų kovos mašinoje „Puma“. Spadaro sakė, kad „„ Puma “MTU maitinimo blokas apima pavarų dėžę, starterį / generatorių ir aušinimo bei oro valymo sistemas. Dyzelinis variklis MTU 10V 890 yra žinomas dėl labai didelio galios tankio ir kompaktiškų matmenų. Palyginti su kitais tos pačios galios klasės kariniais varikliais, svoris ir tūris sumažėjo apie 60 procentų “. MTU specialiųjų variklių direktorius pakomentavo, kad „šis įrenginys yra kompaktiškesnis nei bet kuris ankstesnis maitinimo blokas“. MTU variklių nauda ypač išryškėja montuojant maitinimo blokus ankstesnės kartos mašinose. Jo variklius iš „EuroPowerPack“asortimento panaudojo prancūzų kompanija GIAT (dabar „Nexter“), kad pakeistų Jungtinių Arabų Emyratų „Leclerc-EAU“tankų variklius. Šios šeimos varikliai taip pat yra sumontuoti „Challenger-2E MBT“, o sutaupytas didelis tūris, tuo pačiu padidinus asortimentą dėl sumažėjusių degalų sąnaudų.
„Caterpillar“, garsėjanti sunkia statybine įranga, tapo geriausiu taktinių ir šarvuotų transporto priemonių variklių tiekėju. Jos pasiūlymai kariuomenei yra pagrįsti visame pasaulyje naudojamomis komercinėmis sistemomis. Taigi didelė nauda - mažesnės išlaidos, susijusios su gamybos apimtimis ir techninės pagalbos prieinamumas. Nepaisant to, bendrovės naujovės yra žinomos kariniam naudojimui, pavyzdžiui, C9.3 variklis, kurio specifinė galia padidėjo 600 AG. Tačiau tikroji naujovė yra ta, kad „C9.3“gali keisti savo galią. Siekdamas atitikti griežtus Europos „Euro-III“emisijos reikalavimus, jis persijungia į režimą, sumažintą iki 525 AG. galia. „Caterpillar“pažymi, kad „nauda yra ta, kad vartotojas gali pasirinkti darbo režimą. Aktyviai dirbant lauke galima pasiekti maksimalų našumą, tačiau treniruočių metu arba dirbant vietovėse, kuriose gyvena civiliai gyventojai, galite pereiti į išmetamųjų teršalų kontrolės režimą “. Tiesą sakant, šio „jungiklio“pagrindas yra technologijos, kurias „Caterpillar“sukūrė komercinėms sistemoms.
Bendrovė visada pasirenkama esamų šarvuotų automobilių parkų keitimo ir modernizavimo programoms. Pavyzdžiui, jo CV8 variklis šiuo metu yra sumontuotas pėstininkų kovos mašinose „British Army Warrior“. Šis darbas atliekamas pagal sutartį su „Lockheed Martin“, siekiant atnaujinti transporto priemonę iki WCSP (Warrior Capability Sustainment Program) standarto, kuris pratęsia transporto priemonių veikimą iki 2040 m. „Caterpillar“taip pat keičia Amerikos kariuomenės „Stryker“šeimos šarvuočių, kurių galia siekia 350 AG, variklį. skirtas 450 AG galios C9 varikliui. Naujasis variklis „telpa“į ankstesnio variklio užimtą tūrį. Pakeitimas yra „General Dynamics“pasiūlymo dėl ECP-1 techninio pakeitimo dalis, apimanti 910 amperų generatorių, pakabos atnaujinimus ir kitus patobulinimus.
Elektrinės pavaros
Tradiciškai variklio galia mechaniniu būdu perduodama į ratus ar vikšrus. Elektrinės pavaros šią fizinę jungtį pakeičia elektros varikliais, esančiais varančiuose ratuose ar žvaigždutėse. Šiems elektros varikliams paleisti reikalinga energija gali būti paimta iš akumuliatorių, vidaus degimo variklio arba abiejų. Taikant „hibridinį“metodą naudojamas dyzelinis arba dujų turbininis variklis, kuris be mechaninių jungčių dabar gali būti montuojamas bet kurioje važiuoklės dalyje, suteikiant dizaineriams daugiau dizaino laisvės. Taip pat galima sumontuoti du variklius, kuriuos „BAE Systems“įdiegė savo mobiliajame bandymų įrenginyje HED (Hybrid Electric Drive). „BAE Systems“atstovas Deepakas Bazazas pastebėjo, kad prie generatorių ir akumuliatorių yra prijungti du HED varikliai, o tai leidžia dirbti skirtingais režimais: vienas variklis veikia tuščiąja eiga, taupo degalus, du varikliai dirba, kai reikia daugiau galios, arba tylaus stebėjimo režimu. veikia tik su įkraunamomis baterijomis. HED koncepcija įgyvendinama vikšrinėje AMPV (šarvuota daugiafunkcinė transporto priemonė) platformoje, tačiau planuojama ją keisti ir naudoti bet kokios svorio kategorijos transporto priemonėje, tiek su ratais, tiek su vikšrais. Eksperimentinę elektrinę HED pakeitė „BAE Systems“, kad „Northrop Grumman“sukurtų hibridinę koncepciją, kaip dalį savo pasiūlymo dėl Amerikos kariuomenės antžeminės kovos transporto priemonės GCV (Ground Combat Vehicle).
NATO technologijų tyrimų organizacijos dokumente: „Hibridinės elektrinės transporto priemonės yra pranašesnės už greitį, pagreitį, įkopimą ir tylumą, palyginti su variklinėmis transporto priemonėmis … o degalų taupymas gali svyruoti nuo 20 iki 30 procentų“. Elektriniai varikliai taip pat užtikrina greitą pagreitį, gerą reakciją į droselį ir geresnę trauką. Pastarasis tiesiogiai priklauso nuo pagerinto sukimo momento, būdingo elektros varikliams. Kovinėms transporto priemonėms tai reiškia keletą privalumų: trumpesnis reakcijos laikas persikeliant į dangą, sunkiau patekti ir geresni visureigiai. HED įrenginį maitina du šešių cilindrų varikliai, pagal užsakymą pagaminta „QinetiQ“transmisija ir 600 voltų ličio jonų baterijos.
Kitas patrauklus elektros pavaros aspektas yra jo gebėjimas gaminti efektyvesnį ir didesnį elektros energijos lygį. „Northrop Grumman / BAE Systems GCV“platformos jėgainė galės tiekti 1100 kilovatų, nors ji yra žymiai mažesnė ir lengvesnė nei tradiciniai jėgos agregatai. Tačiau kadangi energijos kaupimas yra svarbi hibridinės elektrinės pavaros dalis, baterijų nesutapimas tampa pagrindine problema. Todėl šiuo metu svarstomos kelių tipų pažangios baterijos, kurių energijos tankis didesnis, įskaitant ličio jonus, nikelio metalo hidridą, nikelio natrio chloridą ir ličio polimerą. Tačiau visi jie dar yra technologijos kūrimo stadijoje ir turi tam tikrų trūkumų, kuriuos reikia pašalinti, kol jie bus pripažinti tinkamais naudoti karinėse reikmėse. Kita darbo sritis, kurią reikia tobulinti, kad hibridines pavaras būtų galima masiškai sumontuoti šarvuočiuose, yra modernių traukos variklių konstrukcijos apribojimų pašalinimas. Nors šios sistemos sėkmingai integruotos į HED tipo demonstracinius prototipus, šių sistemų dydis, svoris ir aušinimas yra riboti. Kol šios problemos nebus išspręstos, visos elektros grandinės, nepaisant jų privalumų, liks iliuzija šarvuočiams.
Tačiau daugelis mokslinių tyrimų organizacijų ir toliau domisi elektrinės pavaros koncepcija. Pavyzdžiui, pagal gynybos pažangių tyrimų projektų agentūros (DARPA) sutartis „QinetiQ“išbandys savo stebulinių variklių (pavarų variklių) koncepciją, nustatydama juos bandomiesiems bandymams. Daugybė pavarų dėžių, diferencialai ir galios pavaros pakeis galingus kompaktiškus elektros variklius mašinos ratuose. Gali būti, kad ši koncepcija gali būti įgyvendinta ir esamose ratinėse šarvuočiuose. Iš tikrųjų 2017 m. Birželio mėn. „BAE Systems“pasirašė susitarimą su „QinetiQ“dėl naujos elektrinės pavaros technologijos įdiegimo kovinėse transporto priemonėse. Bendrovės „BAE Systems“atstovas teigė, kad tai „klientams pasiūlys patikrintą nebrangią technologiją, kuri pagerins esamų ir būsimų kovinių transporto priemonių galimybes“.
Ateities valdžios iššūkiai
Per pastarąjį dešimtmetį kovinių transporto priemonių elektros energijos poreikiai išaugo kelis kartus. Markas Signorelli, „BAE Systems“kovinių transporto priemonių vadovas, pažymėjo, kad „ateityje šarvuočiams bus vis sunkiau patenkinti elektros poreikius“. Bandoma spręsti šią augančią problemą. Pavyzdžiui, M2 Bradley šeimai svarstomas 300 amperų „CE Niehof“generatorius, o naujai AMPV platformai - du 150 amperų generatoriai. P. Spadaro iš MTU teigė, kad „pagrindiniai veiksniai, turėję įtakos ir darantys įtaką sprendimams, kaip gaminti daugiau energijos, yra nuolat auganti MBT ir ratinių transporto priemonių masė (daugiausia dėl aukštesnio lygio apsaugos reikalavimų) ir tuo pat metu reikia daugiau elektros energijos bet kokio tipo borto sistemoms, nesvarbu, ar tai būtų elektronika, apsaugos sistemos, ar įgulos komfortas, pavyzdžiui, pažangi oro kondicionavimo sistema “. MTU mano, kad „jie sprendžiami giliau integruojant elektros komponentus į maitinimo bloką. Geras pavyzdys čia vėlgi yra aukščiau minėtas šarvuotos transporto priemonės „Puma“maitinimo blokas MTU, į kurį įeina 170 kW vardinės galios starteris / generatorius, tiekiantis srovę dviem aušinimo ventiliatoriams, ir oro kondicionavimo šaltnešio kompresorius “.
Šarvuotų transporto priemonių galia tiesiogiai veikia kovos galimybes ir išgyvenamumą. Pagrindiniai išlikimo mūšio lauke kriterijai yra šie: „imkitės visų priemonių, kad nepastebėtumėte, jei matytumėte, nepataikytumėte, jei pataikytumėte, nenukentėtumėte“. Pirmąjį palengvina galimybė judėti ten, kur priešininkas tavęs nesitiki. Antrasis reikalauja greito pagreičio ir gero manevringumo, kad surastų priedangą, ir jį apsunkina priešo šaulio sugebėjimas efektyviai užfiksuoti taikinį nužudyti. O trečiąjį lemia gebėjimas imtis tinkamos pasyvios apsaugos ir taikyti pasyvias bei aktyvias atsakomąsias priemones. Tačiau kiekvienas iš šių kriterijų gali neigiamai paveikti kitus. Pavyzdžiui, papildomi šarvai padidina masę ir dėl to mobilumą.
Pažanga šarvuotų transporto priemonių jėgainių srityje, nauji varikliai, transmisijos ir jėgos pavaros, naujoviški integravimo ir išdėstymo metodai leidžia karinės technikos kūrėjams patenkinti drąsiausius klientų norus. Daugelis patobulinimų, kuriuos matome karinėse platformose, yra tiesiogiai paimti iš komercinių projektų: varikliai ir borto kompiuteriai, skaitmeninis elektroninis valdymas, automatinis sistemų būklės stebėjimas, elektros pavaros ir energijos kaupimas ir, galiausiai, praktiniai hibridinių modelių įgyvendinimai sprendimai. Tačiau šios subtilios pusiausvyros iššūkiai verčia pramonę kurti vis naujoviškesnius sprendimus.
