Erinomainen liikkuvuus vaikeimmissakin olosuhteissa on kaikkien armeija -ajoneuvojen tärkein ominaisuus. Tämän saavuttaminen on kuitenkin paljon vaikeampaa panssaroiduilla ajoneuvoilla, mutta se on erittäin tärkeää, jotta ne voivat suorittaa tehtävänsä onnistuneesti
Liikkuvuus on erittäin tärkeää panssaroiduille ajoneuvoille, mutta samalla se kilpailee muiden kriittisten ominaisuuksien kanssa, kuten esimerkiksi ajoneuvon ja miehistön selviytymisen varmistaminen. Ja tämä vaatimus voi helposti olla ristiriidassa liikkuvuuden ylläpitämistä koskevan vaatimuksen kanssa. On kuitenkin selvää, että sotilaat, joiden turvallisuus riippuu tällaisista ajoneuvoista, tarvitsevat lisää maastoajoa, nopeampaa kiihtyvyyttä ja suurempaa nopeutta vaikuttamatta kielteisesti selviytymiskykyyn. Nämä vaatimukset ohjaavat uusien tehopakettien ja alavaunujärjestelmien kehittämistä, jotta löydettäisiin optimaaliset ratkaisut näiden usein ristiriitaisten vaatimusten täyttämiseksi. Näiden vaatimusten noudattaminen edellyttää kuitenkin useiden suunnitteluparametrien yhdistelmää ja tasapainoa. Näitä ovat jousitusjärjestelmän ominaisuudet, jotka vaikuttavat suoraan liikkeen laatuun, teiden tai pyörien tukipinta, joka määrittää maanpaineen, ajoneuvon maavaran ja moottorin tehon. Viimeistä ominaisuutta pidetään tärkeimpänä ja vaikeimmin saavutettavana. Tämä johtuu siitä, että jopa moottoritehon tuottamisesta ja jakelusta suunnittelijan on tehtävä kompromisseja ja joskus jopa astuttava oman kappaleensa kurkkuun. Panssaroidun ajoneuvon tehonlisäystä rajoittavat sellaiset tekijät kuin moottoritilan tilavuus, tarve ylläpitää kantamaa, painorajoitukset ja tarve täyttää junissa olevien järjestelmien, kuten viestintälaitteiden, navigointijärjestelmät, anturit sekä aktiiviset ja passiiviset suojajärjestelmät.
Tehokas suoja nykypäivän kehittyviltä uhilta on välttämätön, erityisesti niille, jotka asettavat suurimmat vaatimukset voimansiirrolle ja alustalle. Suojaus tarkoittaa lähes väistämättä panssaria, ja panssari lisää irtotavaraa. Syntyy ristiriita, joka pakottaa meidät tekemään epämiellyttäviä kompromisseja: kun uhkataso nousee, myös suojelun tasoa on lisättävä. Suojaustason nousu tarkoittaa pääsääntöisesti lisäpanssarin tarvetta, ja lisävaraus voi lisätä ajoneuvon massaa. Panssaroidun ajoneuvon ajo -ominaisuuksien säilyttäminen tai parantaminen lisää väistämättä moottorin tehoa ja siihen kytkettyjen voimansiirtojen ja voimansiirtojen tehokkuutta. Ajoneuvon massa määräytyy kuitenkin myös sen koon mukaan: mitä suurempi ajoneuvo ja panssaroitava pinta -ala, sitä raskaammaksi se tulee. Näin ollen uuden voimayksikön (moottori, jossa on voimansiirto ja käyttölaitteet) ei tarvitse olla vain tehokkaampi, vaan sen on oltava vähintään varattu tilavuus tai mieluiten pienempi kokonaistilavuus. Tämä kriteeri on ensinnäkin ehdoton voimanlähteille, jotka on suunniteltu nykyaikaistamaan panssaroituja ajoneuvoja, mutta se on erittäin toivottavaa myös uusille alustoille.
Yleisesti hyväksytty arvo panssaroidun ajoneuvon liikkuvuustasolle on ns. Tehotiheys tai tehon suhde (useimmiten hevosvoimia) ajoneuvon massaan. Tämä suhde, vaikka ei oteta huomioon kaikkia mahdollisia liikkuvuutta määrittäviä tekijöitä, on sopiva, vaikkakin raaka kriteeri, ja se on hyödyllinen sekä suunnitteluparametrina että työkaluna eri koneiden vertailuun. Yleensä mitä suurempi ominaisteho on esimerkiksi hv. tonnia kohden, sitä parempi koneen yleinen ajotulos. Huolimatta siitä, että ajoneuvoa arvioitaessa sen suurin nopeus otetaan usein huomioon taisteluajoneuvossa, kiihdytys tai moottorin kaasuvaste (kyky siirtyä nopeasti ja sujuvasti vakaasta toiminnasta pienimmällä teholla maksimitehoon) paljon tärkeämpi ominaisuus. Ajoneuvon suorituskyvyssä usein unohdetaan, kyky nopeasti kiihdyttää ja siirtyä nopeasti turvaan hyökkäyksen vuoksi on korvaamaton. Se vaikuttaa suoraan ajoneuvon ja sen miehistön selviytymiskykyyn. Käytettävissä oleva teho ei siis ainoastaan lisää liikkuvuutta vaan myös selviytymiskykyä, varsinkin kun sitä käytetään yhdessä itsepuolustustoimenpiteiden kanssa, mukaan lukien anturit laukauksen ja lasersäteilyn havaitsemiseksi sekä passiiviset ja aktiiviset vastatoimet.
Teho pienenä
Huolimatta yksittäisistä tapauksista, joissa käytetään kaasuturbiinimoottoreita, kuten General Dynamics M1 Abrams -taistelusäiliöiden (MBT) perheessä, panssaroitujen ajoneuvojen suosituin moottori on edelleen dieselmoottori tai tarkemmin sanottuna monipolttoainemoottori. Yksi voimayksiköiden tuotannon johtajista on saksalainen MTU. Sen integroitu lähestymistapa on, että yhdessä "voimayksikössä" ei ole vain moottoria, voimansiirtoa ja voimansiirtoja, vaan myös ilmansyötön ja sen suodatuksen, jäähdytyksen, sähköntuotannon ja muita osajärjestelmiä. Jokainen voimayksikön komponentti on suunniteltu ja koottu huolellisesti, jotta saadaan pienin ja tehokkain ratkaisu. MTU tunnustaa, että taisteluajoneuvojen suunnittelijalle ja integroijalle tehon ja tilavuuden suhde on kriittinen. Giovanni Spadaro, MTU: n SOE -päällikkö, selitti, että heille”kaikkien komponenttien yhdistäminen yhteen järjestelmään on erittäin tärkeää, kehitämme väsymättä filosofiaamme kehitetyn ratkaisun kaikkien osien symbioottisesta kehittämisestä. Meille tämä tarkoittaa, että kirjaimellisesti kaikki, arkkitehtuuri, konsepti, ohjelmisto ja kaikki parametrit, on tarkoitettu parantamaan lopullisen täydellisen voimayksikön ominaisuuksia. " Tämän lähestymistavan vaikutus lopulliseen alustaan on valtava, kun otetaan huomioon läheinen yhteistyö suurten johtavien sotilasajoneuvojen valmistajien kanssa, kuten Krause-Mafei Wegmann (KMW), Nexter, BAE Systems ja General Dynamics. General Dynamics Land Systemsin tiedottaja selitti: "Voimayksikön osalta enemmän tehoa on parempi, pienempi koko on parempi, halvempi on yleensä erinomainen, mutta turvallisuuden, luotettavuuden, hiljaisuuden ja huollettavuuden pakollinen lisääminen."
MTU on osoittanut, että kaupallisten voimayksiköiden mukauttaminen ja muuttaminen sotilaallisiin tarkoituksiin soveltuu kevyille ja keskisuurille panssaroiduille ajoneuvoille, esimerkiksi ARTEC Boxer-neliakselinen panssaroitu ajoneuvo, joka on varustettu MTU 8V199 TE20-dieselmoottorilla. Kuitenkin raskaammille panssaroiduille ajoneuvoille ja säiliöille tarvitaan omia moottoreita, kuten esimerkiksi 880- ja 890 -sarjan moottorit, jotka on suunniteltu erityisesti asennettavaksi raskaille sotilasalustoille. Nykyaikaisten voimayksiköiden kyvyt esitetään Puman telaketjussa. Spadaro sanoi, että "Puman MTU -voimayksikkö sisältää vaihteiston, käynnistimen / generaattorin sekä jäähdytys- ja ilmanpuhdistusjärjestelmät. Dieselmoottori MTU 10V 890 on tunnettu erittäin korkeasta tehotiheydestään ja pienistä mitoistaan. Verrattuna muihin saman teholuokan sotilasmoottoreihin paino ja tilavuus ovat pienentyneet noin 60 prosenttia.” MTU: n erikoismoottorien johtaja kommentoi, että "Tämä yksikkö on pienempi kuin mikään edellinen voimayksikkö." MTU -moottoreiden edut ovat erityisen ilmeisiä, kun voimanlähteitä asennetaan aiempien sukupolvien koneisiin. Sen EuroPowerPack-sarjan moottoreita ranskalainen GIAT (nyt Nexter) käytti korvaamaan Yhdistyneiden arabiemiirikuntien Leclerc-EAU-säiliöiden moottorit. Tämän perheen moottoreita on asennettu myös Challenger-2E MBT -laitteeseen, ja samalla saavutettiin merkittäviä volyymisäästöjä samalla kun valikoimaa kasvatettiin pienentyneen polttoaineenkulutuksen vuoksi.
Raskaasta rakennuskoneestaan tunnetusta Caterpillarista on tullut johtava taktisten ja panssaroitujen ajoneuvojen moottoreiden toimittaja. Sen tarjonta armeijalle perustuu kaupallisiin järjestelmiin, joita käytetään kaikkialla maailmassa. Tästä johtuen merkittävät edut - tuotantomääriin liittyvät kustannukset ja teknisen tuen saatavuus. Siitä huolimatta yrityksen kehitys tunnetaan sotilaskäyttöön, esimerkiksi C9.3 -moottori, jonka ominaisteho on 600 hv. Todellinen innovaatio on kuitenkin se, että C9.3 pystyy vaihtamaan tehoaluettaan. Voidakseen täyttää tiukat eurooppalaiset Euro-III-päästövaatimukset se vaihtaa tilaan, joka on pienennetty 525 hevosvoimaan. tehoa. Caterpillar toteaa, että”Etuna on, että käyttäjä voi valita toimintatavan. On mahdollista saavuttaa maksimaalinen suorituskyky aktiivisen toiminnan aikana kentällä, mutta koulutuksen aikana tai työskennellessäsi alueilla, joilla on siviiliväestö, voit siirtyä päästöjenrajoitustilaan. " Itse asiassa tämä "kytkin" perustuu Caterpillarin kaupallisiin järjestelmiin kehittämiin tekniikoihin.
Yhtiö valitaan poikkeuksetta nykyisten panssaroitujen ajoneuvojen vaihto- ja nykyaikaistamisohjelmiin. Esimerkiksi sen CV8 -moottori on tällä hetkellä asennettu Britannian armeijan soturin telaketjussa oleviin jalkaväen taisteluajoneuvoihin. Tämä työ suoritetaan Lockheed Martinin kanssa tehdyn sopimuksen mukaisesti ajoneuvon päivittämisestä WCSP (Warrior Capability Sustainment Program) -standardiin, joka pidentää ajoneuvojen toimintaa vuoteen 2040 asti. Caterpillar vaihtaa myös Yhdysvaltain armeijan Stryker -perheen panssaroitujen ajoneuvojen moottoria, jonka kapasiteetti on 350 hv. C9 -moottorille, jonka kapasiteetti on 450 hv. Uusi moottori "sopii" edellisen moottorin tilavuuteen. Korvaus on osa General Dynamicsin ehdotusta ECP-1: n teknisestä muutoksesta, joka sisältää 910 ampeerin vaihtovirtageneraattorin, jousituspäivitykset ja muut parannukset.
Sähköiset toimilaitteet
Perinteisesti moottorin voima siirretään mekaanisesti pyörille tai teille. Sähkökäytöt korvaavat tämän fyysisen liitännän sähkömoottoreilla, jotka on sijoitettu vetopyöriin tai rattaisiin. Näiden sähkömoottoreiden käyttämiseen tarvittava energia voidaan ottaa akuista, polttomoottorista tai molemmista. "Hybrid" -lähestymistapa käyttää joko diesel- tai kaasuturbiinimoottoria, joka voidaan nyt asentaa ilman mekaanisia liitoksia mihin tahansa runkoon, mikä antaa suunnittelijoille enemmän suunnittelun vapautta. On myös mahdollista asentaa kaksi moottoria, jotka BAE Systems toteutti mobiilitestauslaitoksessaan HED (Hybrid Electric Drive). BAE Systemsin tiedottaja Deepak Bazaz huomasi, että kaksi HED -moottoria on kytketty generaattoreihin ja akkuihin, minkä ansiosta se voi toimia eri tiloissa: yksi moottori toimii tyhjäkäynnillä, säästää polttoainetta, kaksi moottoria toimii, kun tarvitaan enemmän tehoa, tai hiljaisessa tarkkailutilassa toimii vain ladattavilla paristoilla. HED -konsepti on toteutettu tela -alustaisella AMPV (Armored Multipurpose Vehicle) -alustalla, mutta se on suunniteltu skaalautuvaksi ja käytettäväksi minkä tahansa painoluokan ajoneuvossa, sekä pyörillä että telaketjussa. BAE Systems muutti kokeellista voimalaitosta HED Northrop Grummanin hybridikonseptiksi osana ehdotustaan amerikkalaisen armeijan GCV (Ground Combat Vehicle) maataisteluajoneuvoksi.
Naton teknologian tutkimusorganisaation paperissa "Hybridi-sähköajoneuvot ovat nopeudeltaan, kiihtyvyydeltään, kiipeilykulmaltaan ja hiljaisuudeltaan ylivoimaisia moottoriajoneuvoihin verrattuna, kun taas polttoainesäästöt voivat vaihdella 20-30 prosenttiin." Sähkömoottorit tarjoavat myös lähes välittömän kiihdytyksen, hyvän kaasuvasteen ja paremman pidon. Jälkimmäinen riippuu suoraan sähkömoottoreille ominaisesta parannetusta vääntömomentista. Taisteluajoneuvoilla tämä tarkoittaa useita etuja: vähemmän reaktioaikaa, kun siirrytään katolle, vaikeampi päästä sisään ja parempi maastohiihtokyky. HED-yksikössä on kaksi kuusisylinteristä moottoria, räätälöity QinetiQ-vaihteisto ja 600 voltin litiumioniakut.
Toinen houkutteleva piirre sähkökäytössä on sen kyky tuottaa tehokkaampaa ja korkeampaa sähköenergiaa. Northrop Grumman / BAE Systems GCV -alustan voimalaitos pystyy tuottamaan 1100 kilowattia, vaikka se on huomattavasti pienempi ja kevyempi kuin perinteiset voimalaitteet. Koska energian varastointi on kuitenkin tärkeä osa hybridi -sähkökäyttöä, akkujen epäsuhta on tulossa suureksi ongelmaksi. Siksi hybridiajoneuvoissa harkitaan parhaillaan useita erilaisia kehittyneitä akkuja, joilla on suurempi energiatiheys, mukaan lukien litiumioni, nikkelimetallihydridi, nikkelinatriumkloridi ja litiumpolymeeri. Kaikki ne ovat kuitenkin vielä tekniikan kehitysvaiheessa ja niillä on tiettyjä haittoja, jotka on ratkaistava ennen kuin ne tunnustetaan soveltuviksi käytettäväksi sotilaskäyttöön. Toinen työalue, jota on kehitettävä, jotta hybridikäyttöjä voidaan asentaa massiivisesti panssaroituihin ajoneuvoihin, on nykyaikaisten vetomoottorien suunnittelurajoitusten poistaminen. Vaikka nämä järjestelmät on onnistuneesti integroitu HED-tyyppisiin esittelyprototyyppeihin, niillä on rajoituksia koolle, painolle ja jäähdytykselle. Kunnes nämä ongelmat on ratkaistu, kaikki sähköpiirit ovat eduistaan huolimatta panssaroitujen ajoneuvojen illuusio.
Monet tutkimusorganisaatiot ovat kuitenkin edelleen kiinnostuneita sähkökäyttöisestä konseptista. Esimerkiksi Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) -sopimuksen puitteissa QinetiQ testaa napamoottoreiden (vaihdemoottorien) konseptiaan asettamalla ne pilottikokeisiin. Lukuisat vaihteistot, tasauspyörästöt ja voimansiirrot korvaavat tehokkaat kompaktit sähkömoottorit koneen pyörissä. On mahdollista, että tämä konsepti voidaan toteuttaa myös olemassa olevissa pyörillä varustetuissa panssaroiduissa ajoneuvoissa. Itse asiassa kesäkuussa 2017 BAE Systems allekirjoitti sopimuksen QinetiQ: n kanssa uuden sähkökäyttötekniikan käyttöönotosta taisteluajoneuvoissa. BAE Systems -yhtiön edustaja sanoi, että tämä "tarjoaa asiakkaille todistetusti edullisen tekniikan, joka parantaa nykyisten ja tulevien taisteluajoneuvojen ominaisuuksia".
Vallan tulevaisuuden haasteet
Viimeisen vuosikymmenen aikana taisteluajoneuvojen sähkövoimatarve on lisääntynyt useita kertoja. Mark Signorelli, BAE Systemsin taisteluajoneuvojen johtaja, totesi, että "tulevaisuudessa panssaroitujen ajoneuvojen on yhä vaikeampaa täyttää sähkötarve". Yritetään korjata tätä kasvavaa ongelmaa. Esimerkiksi 300 ampeerin CE Niehof -generaattoria harkitaan M2 Bradley -perheelle ja kahta 150 ampeerin generaattoria uudelle AMPV -alustalle. Spadaro MTU: sta totesi, että”keskeiset tekijät, jotka ovat vaikuttaneet ja vaikuttavat ratkaisujen kehittämiseen lisävoiman tuottamiseksi, ovat jatkuvasti kasvava MBT- ja pyöräajoneuvojen massa (lähinnä korkeamman suojan vaatimusten seurauksena) ja Samalla tarvitaan lisää sähköä kaikenlaisille aluksille, olipa kyse elektroniikalle, suojajärjestelmille ja miehistön mukavuudelle, esimerkiksi edistykselliselle ilmastointijärjestelmälle. " MTU uskoo, että”niihin puututaan sähkökomponenttien syvemmällä integroinnilla voimayksikköön. Hyvä esimerkki tässä on jälleen edellä mainittu Puma-panssaroidun ajoneuvon MTU-voimayksikkö, joka sisältää käynnistimen / generaattorin, jonka nimellisteho on 170 kW, joka syöttää virtaa kahdelle jäähdytyspuhaltimelle, ja ilmastointilaitteen kylmäainekompressorin."
Panssaroitujen ajoneuvojen voima vaikuttaa suoraan taistelukykyyn ja selviytymiskykyyn. Taistelukentän selviytymisen tärkeimmät kriteerit ovat seuraavat: "ryhdy kaikkiin toimenpiteisiin, jotta et huomaa, jos sinut nähdään, et osu, jos sinua lyödään, ettet kuole." Ensimmäistä helpottaa kyky siirtyä sinne, missä vastustaja ei odota sinua. Toinen vaatii nopeaa kiihdytystä ja hyvää ohjattavuutta peiton löytämiseksi, ja sitä vaikeuttaa vihollisen ampujan kyky tehokkaasti kaapata kohde tappaa. Ja kolmannen määrää kyky ottaa asianmukainen passiivinen suoja ja käyttää passiivisia ja aktiivisia vastatoimia. Jokainen näistä kriteereistä voi kuitenkin vaikuttaa haitallisesti muihin. Esimerkiksi lisähaarniska lisää massaa ja sen seurauksena liikkuvuutta.
Panssaroitujen ajoneuvojen voimalaitosten, uusien moottoreiden, voimansiirtojen ja voimansiirtojen edistyminen, innovatiiviset integrointimenetelmät ja asettelut mahdollistavat sotilastarvikkeiden kehittäjien tyydyttää asiakkaiden rohkeimmat toiveet. Monet parannukset, joita näemme armeijan alustoilla, on otettu suoraan kaupallisista projekteista: moottorit ja ajotietokoneet, digitaalinen elektroninen ohjaus, järjestelmien automaattinen seuranta, sähkökäyttö ja energian varastointi sekä lopulta hybridin käytännön toteutukset. ratkaisuja. Tämän herkän tasapainon haasteet pakottavat kuitenkin teollisuuden kehittämään yhä enemmän innovatiivisia ratkaisuja.
