Odlična mobilnost v najtežjih pogojih je najpomembnejša značilnost vseh vojaških vozil. To pa je za oklepna vozila veliko težje doseči, vendar je izredno pomembno, da lahko uspešno opravljajo svoje naloge
Mobilnost je za oklepna vozila zelo pomembna, hkrati pa tekmuje z drugimi kritičnimi lastnostmi, kot je na primer zagotavljanje preživetja vozila in posadke. Tu se lahko ta zahteva zlahka ujema z zahtevo po ohranitvi mobilnosti. Jasno pa je, da vojaki, katerih varnost je odvisna od takšnih vozil, potrebujejo povečano prehodnost po cesti, hitrejše pospeševanje in večjo hitrost, vse to pa ne vpliva negativno na preživetje. Te zahteve spodbujajo razvoj novih pogonskih sklopov in podvoznih sistemov, da bi našli optimalne rešitve za izpolnjevanje teh pogosto nasprotujočih si zahtev. Vendar pa je za njihovo skladnost potrebna kombinacija in uravnoteženost številnih parametrov načrtovanja. Ti vključujejo značilnosti sistema vzmetenja, ki neposredno vpliva na kakovost gibanja, nosilno površino gosenic ali koles, ki določa tlak v tleh, odmik od tal vozila in moč motorja. Zadnja lastnost velja za najpomembnejšo in najtežje dosegljivo. To je posledica dejstva, da mora oblikovalec tudi pri ustvarjanju in distribuciji moči motorja sklepati kompromise, včasih celo stopiti na grlo lastne pesmi. Povečanje moči v oklepnem vozilu je omejeno z dejavniki, kot so prostornina motornega prostora, potreba po ohranjanju dosega, omejitve teže in potreba po izpolnjevanju zahtev po moči sistemov na vozilu, na primer komunikacijske opreme, navigacijske sisteme, senzorje ter sisteme aktivne in pasivne zaščite.
Učinkovita zaščita pred današnjimi grožnjami je nujna, zlasti tista, ki postavlja največje zahteve glede pogonskega sklopa in podvozja. Zaščita skoraj neizogibno pomeni oklep, oklep pa doda maso. Pojavlja se protislovje, ki nas sili k neprijetnim kompromisom: z naraščanjem ravni grožnje je treba povečati tudi raven zaščite. Povečanje stopnje zaščite se praviloma prevede v potrebo po dodatnem oklepu, dodatna rezervacija pa lahko prispeva k povečanju mase vozila. Ohranjanje ali izboljšanje voznih lastnosti oklepnega vozila neizogibno pomeni povečanje moči motorja in učinkovitosti povezanih menjalnikov in pogonskih pogonov. Maso vozila pa določa tudi njegova velikost: večje je vozilo in površina, ki jo je treba oklepiti, težja postane. Tako mora biti novi pogonski agregat (motor s menjalnikom in pogoni) ne le močnejši, ampak se mora vsaj prilegati dodeljeni prostornini ali po možnosti imeti manjšo skupno prostornino. To merilo je najprej absolutno za pogonske enote, namenjene posodobitvi obstoječih oklepnih vozil, zelo zaželeno pa je tudi za nove platforme.
Splošno sprejeta vrednost stopnje mobilnosti oklepnega vozila je tako imenovana gostota moči ali razmerje moči (najpogosteje v konjskih moči) do mase vozila. To razmerje, čeprav ne upošteva vseh možnih dejavnikov, ki določajo mobilnost, je primerno, čeprav surovo merilo, in je uporabno tako kot oblikovni parameter kot orodje za primerjavo različnih strojev. Praviloma je višja specifična moč, na primer v KM. na tono, boljša je celotna vozna zmogljivost, ki jo bo stroj pokazal. Kljub temu, da se pri ocenjevanju vozila pogosto upošteva njegova največja hitrost, je za bojno vozilo dejansko mogoče pospešek ali odziv motorja na plin (sposobnost hitrega in nemotenega prehoda iz stabilnega delovanja pri minimalni moči na največjo moč) veliko pomembnejša značilnost. Sposobnost hitrega pospeševanja in hitrega premikanja na varnost v odgovor na napad je neprecenljiva. Neposredno vpliva na preživetje vozila in njegove posadke. Tako razpoložljiva moč ne prispeva le k večji mobilnosti, ampak tudi k preživetju, še posebej, če se uporablja v kombinaciji z ukrepi samoobrambe, vključno s senzorji za zaznavanje strela in laserskega obsevanja, pa tudi s pasivnimi in aktivnimi protiukrepi.
Moč je majhna
Kljub posamičnim primerom uporabe plinskoturbinskih motorjev, na primer v družini glavnih bojnih tankov General Dynamics M1 Abrams (MBT), je najbolj priljubljen motor za oklepna vozila še naprej dizelski motor ali natančneje dizelski motor z več gorivi. Eden vodilnih v proizvodnji pogonskih enot je nemško podjetje MTU. Njegov integriran pristop je, da v eno samo "pogonsko enoto" niso vključeni le motor, menjalnik in pogoni, temveč tudi podsistemi dovoda zraka in njegove filtracije, hlajenja, pridobivanja energije in drugih. Vsaka komponenta pogonske enote je skrbno zasnovana in sestavljena, da se doseže najbolj kompaktna in učinkovita rešitev. MTU priznava, da je razmerje med močjo in prostornino za oblikovalca in integratorja bojnih vozil ključnega pomena. Giovanni Spadaro, vodja državnih podjetij v MTU, je pojasnil, da je zanje »integracija vseh komponent v en sam sistem zelo pomembna, neutrudno razvijamo svojo filozofijo simbioznega razvoja vseh delov razvite rešitve. Za nas to pomeni, da je dobesedno vse, arhitektura, koncept, programska oprema in vsi parametri, namenjeni izboljšanju lastnosti končne celotne pogonske enote. " Učinek tega pristopa na končno platformo je ogromen, glede na tesno sodelovanje z glavnimi vodilnimi proizvajalci vojaških vozil, kot so Krause-Mafei Wegmann (KMW), Nexter, BAE Systems in General Dynamics. Tiskovni predstavnik družbe General Dynamics Land Systems je pojasnil: "Kar zadeva pogonski agregat, je večja moč, manjša velikost je boljša, cenejša je na splošno odlična, vendar z obveznim povečanjem ravni varnosti, zanesljivosti, tišine in vzdrževanja."
MTU je dokazal, da je prilagajanje in spreminjanje komercialnih pogonskih enot v vojaške namene primerno za lahka in srednje oklepna vozila, na primer štiriosno bojno oklepno vozilo ARTEC Boxer, ki je opremljeno z dizelskim motorjem MTU 8V199 TE20. Za težja oklepna vozila in tanke pa so potrebni njihovi motorji, na primer motorji serije 880 in 890, zasnovani posebej za vgradnjo v težke vojaške platforme. Zmogljivosti sodobnih pogonskih enot so prikazane v bojnem vozilu pehote pehote Puma. Spadaro je dejal, da "pogonska enota MTU za Pumo vključuje menjalnik, zaganjalnik / generator ter sisteme za hlajenje in čiščenje zraka. Dizelski motor MTU 10V 890 je znan po zelo veliki gostoti moči in kompaktnih dimenzijah. V primerjavi z drugimi vojaškimi motorji istega razreda moči sta se teža in prostornina zmanjšali za približno 60 odstotkov. Direktor posebnih motorjev pri MTU je komentiral, da je "ta enota bolj kompaktna kot katera koli prejšnja pogonska enota." Prednosti motorjev MTU so še posebej očitne pri vgradnji pogonskih enot v prejšnje generacije strojev. Njegove motorje iz serije EuroPowerPack je francosko podjetje GIAT (zdaj Nexter) uporabilo za zamenjavo motorjev tankov Leclerc-EAU za Združene arabske emirate. Motorji te družine so nameščeni tudi na Challenger-2E MBT, medtem ko so bili doseženi znatni prihranki pri povečanju dosega zaradi zmanjšane porabe goriva.
Caterpillar, znan po svoji težki gradbeni opremi, je postal vodilni dobavitelj motorjev za taktična in oklepna vozila. Njegove ponudbe vojski temeljijo na sodobnih komercialnih sistemih, ki se uporabljajo po vsem svetu. Od tod velike prednosti - zmanjšani stroški, povezani z obsegom proizvodnje in razpoložljivostjo tehnične podpore. Kljub temu je razvoj podjetja znan po vojaški uporabi, na primer motor C9.3 s povečano specifično močjo 600 KM. Resnična inovacija pa je, da lahko C9.3 spreminja svojo moč. Da bi izpolnil stroge evropske emisijske zahteve Euro-III, preklopi v način, zmanjšan na 525 KM. moč. Caterpillar ugotavlja: »Prednost je v tem, da lahko uporabnik izbere način delovanja. Med aktivnim delovanjem na terenu je mogoče doseči največjo zmogljivost, toda med usposabljanjem ali pri delu na območjih s civilnim prebivalstvom lahko preidete v način nadzora emisij. " Pravzaprav je to "stikalo" zakoreninjeno v tehnologijah, ki jih je Caterpillar razvil za komercialne sisteme.
Družba je vedno izbrana za programe zamenjave in posodobitve obstoječih voznih parkov oklepnih vozil. Na primer, njegov motor CV8 je trenutno nameščen na bojnih pehotnih vozilih britanske vojske Warrior. To delo se izvaja v skladu s pogodbo z Lockheed Martinom za nadgradnjo vozila na standard WCSP (Warrior Capability Sustainment Program), ki bo podaljšal delovanje vozil do leta 2040. Caterpillar spreminja tudi motor oklepnih vozil družine Stryker ameriške vojske z močjo 350 KM. za motor C9 z močjo 450 KM. Novi motor se "prilega" v prostornino, ki jo zaseda prejšnji motor. Zamenjava je del predloga General Dynamics za tehnično spremembo ECP-1, ki vključuje alternator 910 amp, nadgradnje vzmetenja in druge izboljšave.
Električni pogoni
Tradicionalno se moč motorja mehansko prenaša na kolesa ali gosenice. Električni pogoni to fizično povezavo nadomestijo z elektromotorji, nameščenimi v pogonskih kolesih ali zobnikih. Energijo za delovanje teh elektromotorjev lahko črpamo iz baterij, motorja z notranjim zgorevanjem ali obojega. Pristop "hibrida" uporablja bodisi dizelski ali plinskoturbinski motor, ki ga je brez mehanskih povezav zdaj mogoče namestiti kjer koli v šasiji, kar oblikovalcem daje več svobode pri oblikovanju. Možna je tudi namestitev dveh motorjev, kar je BAE Systems implementiral v svoj mobilni preskusni objekt HED (hibridni električni pogon). Tiskovni predstavnik družbe BAE Systems Deepak Bazaz je opazil, da sta dva generatorja HED priključena na generatorje in baterije, kar mu omogoča delovanje v različnih načinih: en motor deluje v prostem teku, prihrani gorivo, dva motorja delujeta, ko je potrebna večja moč, ali v načinu tihega opazovanja deluje samo na akumulatorskih baterijah. Koncept HED se izvaja na gosenični platformi AMPV (Armored Multipurpose Vehicle), vendar je načrtovan za razširitev in uporabo na vozilih katere koli kategorije teže, tako na kolesih kot na gosenicah. Poskusno elektrarno HED je BAE Systems za hibridni koncept spremenil Northrop Grumman v okviru svojega predloga za kopensko bojno vozilo ameriške vojske GCV (Ground Combat Vehicle).
V prispevku Natove tehnološke raziskovalne organizacije: "Hibridna električna vozila so po hitrosti, pospeševanju, vzpenjanju in tišini boljša od vozil na motorni pogon … prihranek goriva pa se lahko giblje od 20 do 30 odstotkov." Elektromotorji prav tako zagotavljajo skoraj takojšen pospešek, dober odziv plina in boljši oprijem. Slednje je neposredno odvisno od izboljšanega navora, ki je lastnost elektromotorjev. Za bojna vozila to pomeni več prednosti: krajši reakcijski čas pri prehodu na zavetje, težje vstopanje in boljša sposobnost teka. Enoto HED poganjata dva šestvaljna motorja, prilagojen menjalnik QinetiQ in 600-voltne litij-ionske baterije.
Drug privlačen vidik električnega pogona je njegova sposobnost ustvarjanja učinkovitejše in višje ravni električne energije. Elektrarna platforme Northrop Grumman / BAE Systems GCV bo lahko zagotovila 1.100 kilovatov, čeprav je bistveno manjša in lažja od tradicionalnih agregatov. Ker pa je shranjevanje energije pomemben del hibridnega električnega pogona, neujemanje baterij postaja velik problem. Zato za hibridna vozila trenutno razmišljamo o več vrstah naprednih baterij z višjo energijsko gostoto, vključno z litijevim ionom, nikljevim kovinskim hidridom, nikljevim natrijevim kloridom in litijevim polimerom. Vendar so vsi še vedno v fazi razvoja tehnologije in imajo določene pomanjkljivosti, ki jih je treba odpraviti, preden bodo priznani kot primerni za uporabo v vojaških aplikacijah. Drugo področje dela, ki ga je treba razviti za množično namestitev hibridnih pogonov na oklepna vozila, je odprava konstrukcijskih omejitev sodobnih vlečnih motorjev. Čeprav so uspešno integrirani v predstavitvene prototipe tipa HED, imajo ti sistemi omejitve glede velikosti, teže in hlajenja. Dokler te težave ne bodo odpravljene, bodo vsa električna vezja kljub prednostim ostala okvara za oklepna vozila.
Vendar se številne raziskovalne organizacije še vedno zanimajo za koncept električnega pogona. Na primer, v skladu s pogodbami Agencije za napredne obrambne raziskovalne projekte (DARPA) bo QinetiQ preizkusil svoj koncept motorjev pesta (motorji z gonilom), tako da jih bo postavil za poskusne poskusne poskuse. Številni menjalniki, diferenciali in pogoni bodo nadomestili zmogljive kompaktne elektromotorje na kolesih stroja. Možno je, da se ta koncept lahko izvede tudi na obstoječih oklepnih vozilih na kolesih. Pravzaprav je junija 2017 družba BAE Systems s podjetjem QinetiQ podpisala sporazum o uvedbi nove tehnologije električnega pogona v bojna vozila. Predstavnik podjetja BAE Systems je dejal, da bo to "kupcem ponudilo preverjeno nizkocenovno tehnologijo, ki bo povečala zmogljivosti sedanjih in prihodnjih bojnih vozil."
Prihodnji izzivi moči
V zadnjem desetletju so se potrebe bojnih vozil po električni energiji večkrat povečale. Mark Signorelli, vodja bojnih vozil pri družbi BAE Systems, je opozoril, da bodo "v prihodnosti oklepna vozila vse težje zadovoljevala potrebe po električni energiji". V teku so poskusi reševanja tega naraščajočega problema. Na primer, za družino M2 Bradley razmišljajo o generatorju Niehof 300 amp CE in dva generatorja 150 amp za novo platformo AMPV. G. Spadaro iz MTU je izjavil, da so "ključni dejavniki, ki so vplivali in vplivajo na razvoj rešitev za pridobivanje večje moči, nenehno naraščajoča masa vozil na kolesih in kolesih (predvsem zaradi zahtev po višjih ravneh zaščite) in pri hkrati pa potreba po več električne energije za vgrajene sisteme vseh vrst, pa naj bo to elektronika, zaščitni sistemi in udobje za posadko, na primer napredni klimatski sistem. " MTU meni, da »jih odpravlja globlja integracija električnih komponent v pogonsko enoto. Dober primer je spet zgoraj omenjeni agregat MTU oklepnega vozila Puma, ki vključuje zaganjalnik / generator z nazivno močjo 170 kW, ki napaja dva hladilna ventilatorja in kompresor hladilnega sredstva za klimatsko napravo."
Moč oklepnih vozil neposredno vpliva na bojne sposobnosti in preživetje. Glavni kriteriji za preživetje na bojišču so naslednji: "sprejmi vse ukrepe, da te ne opazijo, če te vidijo, da te ne udarijo, če te zadejo, da te ne ubijejo." Prva je olajšana z možnostjo premikanja tja, kjer vas nasprotnik ne pričakuje. Drugi zahteva hitro pospeševanje in dobro manevriranje pri iskanju zaklona, zapleten pa je zaradi sposobnosti sovražnika, da učinkovito ujame tarčo, da bi ubil. Tretja pa je določena z zmožnostjo ustrezne pasivne zaščite in uporabo pasivnih in aktivnih protiukrepov. Vendar lahko vsako od teh meril negativno vpliva na druge. Na primer, dodatni oklep poveča maso in posledično mobilnost.
Napredek na področju elektrarn za oklepna vozila, novih motorjev, menjalnikov in pogonov, inovativnih metod integracije in postavitve omogoča razvijalcem vojaške opreme, da zadovoljijo najbolj drzne želje kupcev. Mnoge izboljšave, ki jih vidimo na vojaških platformah, so neposredno vzete iz komercialnih projektov: motorji in vgrajeni računalniki, digitalno elektronsko krmiljenje, samodejno spremljanje stanja sistemov, električni pogoni in shranjevanje energije ter na koncu praktične izvedbe hibridnih naprav. rešitve. Vendar pa izzivi tega občutljivega ravnovesja silijo industrijo v razvoj vedno bolj inovativnih rešitev.
