Fremragende mobilitet under de hårdeste forhold er det overordnede kendetegn for alle militære køretøjer. Det er imidlertid meget vanskeligere at opnå dette for pansrede køretøjer, men det er ekstremt vigtigt, så de med succes kan udføre deres opgaver
Mobilitet er meget vigtig for pansrede køretøjer, men samtidig konkurrerer den med andre kritiske egenskaber, såsom for eksempel at sikre køretøjets og besætningens overlevelsesevne. Og her kan dette krav let komme i konflikt med kravet om at opretholde mobilitet. Det er imidlertid klart, at soldater, hvis sikkerhed afhænger af sådanne køretøjer, har brug for øget terræn, hurtigere acceleration og højere hastighed, alt uden at det påvirker overlevelsesevnen negativt. Disse krav driver udviklingen af nye kraftpakker og undervognssystemer for at finde optimale løsninger til at imødekomme disse ofte modstridende krav. For at overholde dem er en kombination og balance mellem et antal designparametre imidlertid nødvendig. Disse omfatter kendetegn ved affjedringssystemet, som direkte påvirker bevægelseskvaliteten, støttefladen på sporene eller hjulene, som bestemmer marktrykket, køretøjets frihøjde og motoreffekt. Den sidste egenskab anses for at være den vigtigste og den sværeste at opnå. Dette skyldes det faktum, at designeren selv i spørgsmålet om generering og distribution af motorkraft skal indgå kompromiser, nogle gange endda træde i halsen på sin egen sang. Forøgelsen af effekten i et pansret køretøj er begrænset af faktorer såsom motorrummets volumen, behovet for at opretholde en rækkevidde, vægtbegrænsninger og behovet for at opfylde effektbehovet ombord på systemer, for eksempel kommunikationsudstyr, navigationssystemer, sensorer og aktive og passive beskyttelsessystemer.
Effektiv beskyttelse mod nutidens udviklende trusler er bydende nødvendig, især dem, der stiller de største krav til drivlinjen og undervognen. Beskyttelse betyder næsten uundgåeligt rustning, og rustning tilføjer masse. Der opstår en modsætning, der tvinger os til at foretage ubekvemme afvejninger: Når trusselniveauet stiger, skal beskyttelsesniveauet også øges. En stigning i beskyttelsesniveauet fører som regel til et behov for yderligere rustninger, og yderligere booking kan bidrage til en stigning i køretøjets masse. Vedligeholdelse eller forbedring af et pansret køretøjs køreegenskaber medfører uundgåeligt en forøgelse af motoreffekten og effektiviteten af transmissionen og de drev, der er forbundet til det. Mængden af et køretøj bestemmes imidlertid også af dets størrelse: Jo større køretøj og overfladeareal, der skal pansres, jo tungere bliver det. Den nye kraftenhed (motor med transmission og drev) skal således ikke kun være mere kraftfuld, men den skal i det mindste passe ind i det tildelte volumen eller fortrinsvis have en lavere totalvolumen. Dette kriterium er først og fremmest absolut for motorenheder designet til at modernisere eksisterende pansrede køretøjer, men det er også meget ønskeligt for nye platforme.
Den generelt accepterede værdi for mobilitetsniveauet fra et pansret køretøj er den såkaldte effekttæthed eller forholdet mellem effekt (oftest i hestekræfter) og køretøjets masse. Dette forhold er, selv om det ikke tager hensyn til alle de mulige faktorer, der bestemmer mobilitet, et passende, omend groft kriterium, og er nyttigt både som designparameter og som et værktøj til sammenligning af forskellige maskiner. Som regel, jo højere specifik effekt, for eksempel i hk. ton, jo bedre er den samlede køreydelse, som maskinen vil vise. På trods af at der ved en vurdering af et køretøj ofte tages højde for dets maksimale hastighed, for et kampvogn kan acceleration eller motorens gasrespons (evnen til hurtigt og problemfrit at overgå fra en stabil drift med minimumseffekt til maksimal effekt) faktisk være meget vigtigere. karakteristisk. Ofte overset i køretøjets ydeevne er evnen til hurtigt at accelerere og bevæge sig hurtigt i sikkerhed som reaktion på angribende handling uvurderlig. Det påvirker direkte køretøjets og dets besætnings overlevelsesevne. Således bidrager den tilgængelige strøm ikke kun til øget mobilitet, men også overlevelsesevne, især når den bruges i kombination med selvforsvarsforanstaltninger, herunder sensorer til detektering af et skud og laserbestråling samt passive og aktive modforanstaltninger.
Strøm i lille
På trods af individuelle tilfælde af brug af gasturbinemotorer, som i General Dynamics M1 Abrams main battle tanks (MBT) -familien, er den mest populære motor til pansrede køretøjer fortsat en dieselmotor eller mere præcist en dieselmotor med flere brændstoffer. En af lederne inden for produktion af kraftenheder er det tyske selskab MTU. Dens integrerede tilgang er, at den i en enkelt "kraftenhed" ikke kun omfatter motor, transmission og motordrev, men også lufttilførselssystemer og dens filtrering, køling, kraftproduktion og andre. Hver af komponenterne i kraftenheden er omhyggeligt designet og samlet for at opnå den mest kompakte og effektive løsning. MTU erkender, at for en kampvogn-designer og integrator er forholdet mellem effekt og volumen afgørende. Giovanni Spadaro, chef for SOE'er på MTU, forklarede, at for dem "er integrationen af alle komponenter i et enkelt system meget vigtig, vi udvikler utrætteligt vores filosofi om symbiotisk udvikling af alle dele af den udviklede løsning. For os betyder det, at bogstaveligt talt alt, arkitektur, koncept, software og alle parametre er rettet mod at forbedre egenskaberne ved den endelige komplette kraftenhed. " Virkningen af denne tilgang på den endelige platform er enorm i betragtning af det tætte samarbejde med store førende producenter af militære køretøjer som Krause-Mafei Wegmann (KMW), Nexter, BAE Systems og General Dynamics. En talsmand for General Dynamics Land Systems forklarede: "Hvad angår kraftenheden, er mere strøm bedre, mindre størrelse er bedre, billigere er generelt fremragende, men med den obligatoriske stigning i sikkerhedsniveauer, pålidelighed, stilhed og vedligeholdelse."
MTU har vist, at tilpasning og modifikation til militære formål af kommercielle kraftenheder er velegnet til lette og mellemstore pansrede køretøjer, for eksempel ARTEC Boxer fire-akslet kamppansret køretøj, som er udstyret med en MTU 8V199 TE20 dieselmotor. Til tungere pansrede køretøjer og tanke kræves der imidlertid deres egne motorer, f.eks. Motorerne i 880- og 890 -serien, der er specielt designet til installation på tunge militære platforme. Moderne kraftenheders muligheder demonstreres i Puma -sporede infanterikampvogn. Spadaro sagde, at "MTU -motorenheden til Puma inkluderer gearkasse, starter / generator og køle- og luftrensningssystemer. Dieselmotoren MTU 10V 890 er kendt for sin meget høje effekttæthed og kompakte dimensioner. Sammenlignet med andre militære motorer af samme effektklasse er vægt og volumen reduceret med omkring 60 procent.” Direktøren for specialmotorer på MTU kommenterede, at "Denne enhed er mere kompakt end nogen tidligere kraftenhed." Fordelene ved MTU -motorer er især tydelige ved installation af kraftenheder i tidligere generationer af maskiner. Dens motorer fra EuroPowerPack-serien blev brugt af det franske selskab GIAT (nu Nexter) til at erstatte motorerne i Leclerc-EAU-tanke til De Forenede Arabiske Emirater. Motorer fra denne familie er også installeret på Challenger-2E MBT, mens der blev opnået betydelige volumenbesparelser, samtidig med at rækkevidden blev øget på grund af reduceret brændstofforbrug.
Caterpillar er kendt for sit tunge anlægsudstyr og er blevet en førende leverandør af motorer til taktiske og pansrede køretøjer. Dens tilbud til militæret er baseret på kommercielle systemer, der er i brug rundt om i verden. Derfor de betydelige fordele - reducerede omkostninger forbundet med produktionsmængder og tilgængeligheden af teknisk support. Ikke desto mindre er virksomhedens udvikling kendt for militær brug, for eksempel C9.3 -motoren med en øget specifik effekt på 600 hk. Den virkelige innovation er imidlertid, at C9.3 er i stand til at variere sin effekt. For at opfylde de strenge europæiske Euro-III-emissionskrav skifter den til en tilstand reduceret til 525 hk. strøm. Caterpillar bemærker, at “Fordelen er, at brugeren kan vælge driftstilstand. Det er muligt at opnå maksimal ydeevne under aktiv drift i marken, men under træning eller når du arbejder i områder med en civil befolkning, kan du gå i emissionskontroltilstand. " Faktisk er denne "switch" forankret i teknologier, som Caterpillar udviklede til kommercielle systemer.
Virksomheden er altid valgt til udskiftning og modernisering af eksisterende pansrede vognparker. For eksempel er dens CV8 -motor i øjeblikket installeret på den britiske hærs kriger -sporede infanterikampe. Dette arbejde udføres under en kontrakt med Lockheed Martin om at opgradere køretøjet til WCSP -standarden (Warrior Capability Sustainment Program), som forlænger køretøjernes drift indtil 2040. Caterpillar ændrer også motoren i den amerikanske hærs Stryker -familie af pansrede køretøjer med en kapacitet på 350 hk. til C9 -motoren med en kapacitet på 450 hk. Den nye motor "passer" ind i volumen optaget af den tidligere motor. Udskiftningen er en del af General Dynamics forslag til en teknisk ændring i ECP-1, som omfatter en 910 amp generator, ophængsopgraderinger og andre forbedringer.
Elektriske aktuatorer
Traditionelt overføres kraft fra motoren mekanisk til hjulene eller sporene. Elektriske drev erstatter denne fysiske forbindelse med elektriske motorer i drivhjul eller tandhjul. Energien til at køre disse elmotorer kan tages fra batterier, en forbrændingsmotor eller begge dele. Den "hybrid" tilgang anvender enten en diesel- eller en gasturbinemotor, der uden mekaniske forbindelser nu kan installeres hvor som helst i chassiset, hvilket giver designere mere designfrihed. Det er også muligt at installere to motorer, som blev implementeret af BAE Systems i dets mobile testfacilitet HED (Hybrid Electric Drive). BAE Systems -talsmand Deepak Bazaz bemærkede, at to HED -motorer er forbundet til generatorer og batterier, hvilket gør det muligt at arbejde i forskellige tilstande: en motor fungerer i tomgang, sparer brændstof, to motorer fungerer, når der er brug for mere effekt eller i lydløs observationstilstand. fungerer kun på genopladelige batterier. HED -konceptet er implementeret på den sporede AMPV -platform (Armored Multipurpose Vehicle), men det er planlagt at være skalerbart og brugt på et køretøj i enhver vægtkategori, både hjulede og sporede. Det eksperimentelle kraftværk HED blev ændret af BAE Systems til et hybridkoncept af Northrop Grumman som en del af sit forslag til et terrænkøretøj fra den amerikanske hær GCV (Ground Combat Vehicle).
I et papir fra NATO Technology Research Organization siger "Hybride elektriske køretøjer overlegen hastighed, acceleration, klatringsevne og støjsvaghed i forhold til motordrevne køretøjer … mens brændstofbesparelser kan variere fra 20 til 30 procent." Elmotorerne giver også næsten øjeblikkelig acceleration, god gasrespons og bedre trækkraft. Sidstnævnte afhænger direkte af det forbedrede drejningsmoment, der er forbundet med elektriske motorer. For kampkøretøjer betyder dette flere fordele: mindre reaktionstid ved flytning til dækning, vanskeligere at komme ind i og bedre langrendsevne. HED-enheden drives af to sekscylindrede motorer, en specialfremstillet QinetiQ-transmission og 600 volt lithium-ion-batterier.
Et andet attraktivt aspekt ved det elektriske drev er dets evne til at generere mere effektive og højere niveauer af elektrisk energi. Kraftværket på Northrop Grumman / BAE Systems GCV -platformen vil kunne levere 1.100 kilowatt, selvom det er betydeligt mindre og lettere end traditionelle kraftenheder. Men da energilagring er en vigtig del af det hybride elektriske drev, bliver batteriforhold et stort problem. Derfor overvejes i øjeblikket flere typer avancerede batterier med højere energitæthed for hybridbiler, herunder lithiumion, nikkelmetalhydrid, nikkelnatriumchlorid og lithiumpolymer. Imidlertid er de alle stadig på stadiet med at udvikle teknologien og har visse ulemper, der skal løses, før de anerkendes som egnede til brug i militære applikationer. Et andet arbejdsområde, der skal udvikles, så hybriddrev massivt kan installeres på pansrede køretøjer, er fjernelse af designbegrænsningerne for moderne trækkraftmotorer. Selvom disse systemer med succes blev integreret i demonstrationsprototyper af HED-typen, har disse systemer begrænsninger i størrelse, vægt og køling. Indtil disse problemer er løst, vil alle elektriske kredsløb, trods deres fordele, forblive en illusion for pansrede køretøjer.
Mange forskningsorganisationer er imidlertid fortsat interesserede i konceptet med elektriske drev. For eksempel vil QinetiQ i henhold til kontrakter fra Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) teste sit koncept for hubmotorer (gearmotorer) ved at indstille dem til pilot -mock -forsøg. Talrige gearkasser, differentialer og motordrev erstatter de kraftige kompakte elmotorer i maskinens hjul. Det er muligt, at dette koncept også kan implementeres på eksisterende pansrede køretøjer på hjul. Faktisk underskrev BAE Systems i juni 2017 en aftale med QinetiQ om at indføre ny elektrisk drivteknologi i kampbiler. En repræsentant for virksomheden BAE Systems sagde, at dette vil "tilbyde kunderne en gennemprøvet billig teknologi, der vil forbedre mulighederne for nuværende og fremtidige kampbiler."
Fremtidige magtudfordringer
I løbet af det sidste årti er kampvognens behov for elektrisk kraft steget flere gange. Mark Signorelli, leder af kampkøretøjer hos BAE Systems, bemærkede, at "i fremtiden vil det blive stadig vanskeligere for pansrede køretøjer at opfylde elbehovet." Der er forsøg på at løse dette voksende problem. For eksempel overvejes en 300 amp CE Niehof -generator til M2 Bradley -familien og to 150 amp generatorer til den nye AMPV -platform. Mr. Spadaro fra MTU udtalte, at "de vigtigste faktorer, der har påvirket og påvirker udviklingen af løsninger til at generere mere strøm, er den konstant voksende masse af MBT og hjulede køretøjer (hovedsageligt som følge af krav om højere beskyttelsesniveauer) og på samtidig behovet for mere elektricitet til indbyggede systemer af enhver type, det være sig elektronik, beskyttelsessystemer og komfort for besætningen, for eksempel et avanceret klimaanlæg. " MTU mener, at”de bliver behandlet af en dybere integration af de elektriske komponenter i kraftenheden. Et godt eksempel her er igen den ovennævnte kraftenhed MTU i Puma's pansrede køretøj, som inkluderer en starter / generator med en nominel effekt på 170 kW, der leverer strøm til to køleventilatorer og en kølemiddelkompressor til aircondition."
Pansrede køretøjers magt påvirker direkte kampegenskaber og overlevelsesevne. De vigtigste kriterier for overlevelse på slagmarken er som følger: "træf alle foranstaltninger for ikke at blive bemærket, hvis det ses, ikke at blive ramt, hvis du bliver ramt, ikke for at blive dræbt." Den første lettes af evnen til at flytte til det sted, hvor modstanderen ikke forventer dig. Den anden kræver hurtig acceleration og god manøvredygtighed for at finde dækning og er kompliceret af fjendens skytteres evne til effektivt at fange målet for at dræbe. Og den tredje bestemmes af evnen til at tage passende passiv beskyttelse og anvende passive og aktive modforanstaltninger. Hvert af disse kriterier kan imidlertid påvirke andre negativt. For eksempel øger ekstra rustning masse og som følge heraf mobilitet.
Fremskridt inden for kraftværker til pansrede køretøjer, nye motorer, transmissioner og motordrev, innovative metoder til integration og layout gør det muligt for udviklere af militært udstyr at tilfredsstille kundernes mest vovede ønsker. Mange af de forbedringer, vi ser på militære platforme, er direkte taget fra kommercielle projekter: motorer og indbyggede computere, digital elektronisk styring, automatisk overvågning af systemernes tilstand, elektriske drev og energilagring og endelig praktiske implementeringer af hybrid løsninger. Udfordringerne til denne delikate balance tvinger imidlertid industrien til at udvikle flere og mere innovative løsninger.
