Uitstekende mobiliteit in die moeilikste omstandighede is die belangrikste kenmerk van alle militêre voertuie. Dit is egter baie moeiliker om dit vir gepantserde voertuie te bereik, maar dit is uiters belangrik sodat hulle hul take suksesvol kan uitvoer
Mobiliteit is baie belangrik vir gepantserde voertuie, maar terselfdertyd kompeteer dit met ander kritieke eienskappe, soos om byvoorbeeld die voertuig en bemanning se oorlewing te verseker. En hier kan hierdie vereiste maklik in stryd wees met die vereiste om mobiliteit te handhaaf. Dit is egter duidelik dat soldate, wie se veiligheid van sulke voertuie afhang, 'n groter off-road patency, vinniger versnelling en hoër spoed benodig, alles sonder om die oorleefbaarheid negatief te beïnvloed. Hierdie vereistes dryf die ontwikkeling van nuwe kragpakke en onderstelstelsels aan om optimale oplossings te vind om aan hierdie dikwels botsende vereistes te voldoen. Om daaraan te voldoen, is 'n kombinasie en balans van 'n aantal ontwerpparameters egter nodig. Dit sluit in die kenmerke van die veringstelsel, wat die kwaliteit van die beweging direk beïnvloed, die steunoppervlak van die spore of wiele, wat die gronddruk, voertuigvryhoogte en enjinopbrengs bepaal. Die laaste eienskap word beskou as die belangrikste en die moeilikste om te bereik. Dit is te wyte aan die feit dat die ontwerper selfs in die kwessie van die opwekking en verspreiding van enjinkrag kompromieë moet aangaan, soms selfs in die keel van sy eie lied trap. Die toename in krag in 'n gepantserde voertuig word beperk deur faktore soos die volume van die enjinkompartement, die behoefte om 'n reikafstand te handhaaf, gewigsbeperkings en die behoefte om aan die kragvereistes van boordstelsels te voldoen, byvoorbeeld kommunikasietoerusting, navigasiestelsels, sensors en aktiewe en passiewe beskermingstelsels.
Effektiewe beskerming teen die huidige dreigemente is noodsaaklik, veral dié wat die grootste eise stel aan die aandrywing en onderstel. Beskerming beteken byna onvermydelik wapenrusting, en wapenrusting voeg grootmaat toe. Daar ontstaan 'n teenstrydigheid wat ons dwing om ongemaklike afwegings te maak: namate die bedreigingsvlak styg, moet die vlak van beskerming ook verhoog word. 'N Verhoging in die beskermingsvlak lei gewoonlik tot 'n behoefte aan ekstra pantser, en ekstra besprekings kan bydra tot 'n toename in die massa van die voertuig. Die handhawing of verbetering van die loopkenmerke van 'n gepantserde voertuig behels onvermydelik 'n toename in enjinvermoë en doeltreffendheid van die ratkas en aandrywers wat daaraan gekoppel is. Die massa van 'n voertuig word egter ook bepaal deur sy grootte: hoe groter die voertuig en die oppervlak wat gepantser moet word, hoe swaarder word dit. Die nuwe kragbron (enjin met ratkas en aandrywing) moet dus nie net kragtiger wees nie, maar moet ten minste in die toegewysde volume pas of verkieslik 'n laer totale volume hê. Hierdie maatstaf is in die eerste plek absoluut vir kragtoestelle wat ontwerp is om bestaande gepantserde voertuie te moderniseer, maar dit is ook baie wenslik vir nuwe platforms.
Die algemeen aanvaarde waarde vir die mobiliteit van 'n gepantserde voertuig is die sogenaamde kragdigtheid, of die verhouding van krag (meestal in perdekrag) tot die massa van die voertuig. Hierdie verhouding is, hoewel dit nie al die moontlike faktore wat mobiliteit bepaal, in ag geneem nie, 'n geskikte, alhoewel growwe maatstaf, en is bruikbaar as 'n ontwerpparameter en as 'n instrument om verskillende masjiene te vergelyk. As 'n reël, hoe hoër die spesifieke krag, byvoorbeeld in pk. per ton, hoe beter die algehele ryverrigting wat die masjien sal toon. Ten spyte van die feit dat by die beoordeling van 'n voertuig dikwels die maksimum snelheid daarvan in berekening gebring word, kan 'n versnelling of die motor se gasrespons (die vermoë om vinnig en glad van 'n stabiele werking met 'n minimum krag na 'n maksimum drywing te verander) eintlik wees veel belangriker.kenmerk. Die vermoë om vinnig te versnel en vinnig na veiligheid te reageer as reaksie op aanvallende optrede, word dikwels oor die hoof gesien in die voertuigprestasie. Dit beïnvloed die oorleefbaarheid van die voertuig en sy bemanning direk. Die beskikbare krag dra dus nie net by tot verhoogde mobiliteit nie, maar ook aan oorlewing, veral as dit gebruik word in kombinasie met selfverdedigingsmaatreëls, insluitend sensors vir die opsporing van 'n skoot en laserbestraling, sowel as passiewe en aktiewe teenmaatreëls.
Krag in klein
Ten spyte van individuele gevalle van die gebruik van gasturbine-enjins, soos in die General Dynamics M1 Abrams-hoofgeestenks (MBT) -familie, is die gewildste enjin vir gepantserde voertuie steeds 'n dieselenjin of, meer presies, 'n dieselmotor met meer brandstof. Een van die leiers in die produksie van krageenhede is die Duitse maatskappy MTU. Die geïntegreerde benadering daarvan is dat dit in 'n enkele 'krag -eenheid' nie net die enjin, ratkas en kragaandrywings insluit nie, maar ook die substelsels van lugtoevoer en die filtrasie, verkoeling, kragopwekking en ander. Elk van die komponente van die kragtoestel is noukeurig ontwerp en gemonteer om die mees kompakte en doeltreffende oplossing te kry. MTU erken dat die krag-tot-volume-verhouding van kritieke belang is vir 'n gevegsontwerper en -integreerder. Giovanni Spadaro, hoof van SOE's by MTU, het verduidelik dat vir hulle “die integrasie van alle komponente in 'n enkele stelsel baie belangrik is, ontwikkel ons onvermoeid ons filosofie van simbiotiese ontwikkeling van alle dele van die ontwikkelde oplossing. Vir ons beteken dit dat letterlik alles, argitektuur, konsep, sagteware en alle parameters, daarop gemik is om die eienskappe van die finale volledige kragbron te verbeter. " Die impak van hierdie benadering op die finale platform is enorm, gegewe die noue samewerking met groot toonaangewende vervaardigers van militêre voertuie, soos Krause-Mafei Wegmann (KMW), Nexter, BAE Systems en General Dynamics. 'N Woordvoerder van General Dynamics Land Systems verduidelik: "Wat die krag -eenheid betref, meer krag is beter, kleiner grootte is beter, goedkoper is oor die algemeen uitstekend, maar met die verpligte verhoging van die vlakke van veiligheid, betroubaarheid, stilte en instandhouding."
MTU het getoon dat die aanpassing en aanpassing vir militêre doeleindes van kommersiële kragtoestelle geskik is vir ligte en medium gepantserde voertuie, byvoorbeeld die ARTEC Boxer vierasige gevegspantser, wat toegerus is met 'n MTU 8V199 TE20 dieselenjin. Vir swaarder gepantserde voertuie en tenks is hul eie enjins egter nodig, soos byvoorbeeld die enjins uit die 880- en 890 -reeks, wat spesifiek ontwerp is vir installasie in swaar militêre platforms. Die vermoëns van moderne kragte word gedemonstreer in die Puma -infanteriegevegvoertuig. Spadaro het gesê dat “die MTU -kragbron vir die Puma die ratkas, aansitter / kragopwekker en verkoeling- en lugsuiweringstelsels insluit. Die dieselenjin MTU 10V 890 is bekend vir sy baie hoë kragdigtheid en kompakte afmetings. In vergelyking met ander militêre enjins van dieselfde kragklas, is gewig en volume met ongeveer 60 persent verminder. Die direkteur van spesiale enjins by MTU het gesê: "Hierdie eenheid is meer kompak as enige vorige kragbron." Die voordele van MTU -motors is veral duidelik by die installering van kragte in vorige generasies masjiene. Sy enjins uit die EuroPowerPack-reeks is deur die Franse maatskappy GIAT (nou Nexter) gebruik om die enjins van Leclerc-EAU-tenks vir die Verenigde Arabiese Emirate te vervang. Enjins van hierdie familie is ook op die Challenger-2E MBT geïnstalleer, terwyl aansienlike volumebesparings behaal is terwyl die reikwydte vergroot is as gevolg van verminderde brandstofverbruik.
Caterpillar, wat bekend staan vir sy swaar konstruksietoerusting, het 'n vooraanstaande verskaffer geword van enjins vir taktiese en gepantserde voertuie. Sy aanbod aan die weermag is gebaseer op kommersiële stelsels wat wêreldwyd gebruik word. Vandaar die aansienlike voordele - verlaagde koste verbonde aan produksievolumes en die beskikbaarheid van tegniese ondersteuning. Die ontwikkelinge van die onderneming is nietemin bekend vir militêre gebruik, byvoorbeeld die C9.3 -enjin met 'n verhoogde spesifieke krag van 600 pk. Die werklike innovasie is egter dat die C9.3 sy kraggradering kan verander. Om aan die streng Europese Euro-III-emissievereistes te voldoen, skakel dit oor na 'n modus verminder tot 525 pk. krag. Caterpillar merk op dat “die voordeel is dat die gebruiker die modus kan kies. Dit is moontlik om maksimum prestasie te behaal tydens aktiewe operasie in die veld, maar tydens opleiding of wanneer u in gebiede met 'n burgerlike bevolking werk, kan u in die uitstootbeheermodus gaan. " Hierdie "skakelaar" is eintlik gewortel in tegnologieë wat Caterpillar vir kommersiële stelsels ontwikkel het.
Die onderneming word altyd gekies vir die vervangings- en moderniseringsprogramme van bestaande vlootpantsers. Die CV8 -enjin is byvoorbeeld tans geïnstalleer op die infanteriegevegvoertuie van die British Army Warrior. Hierdie werk word uitgevoer onder 'n kontrak met Lockheed Martin om die voertuig op te gradeer na die WCSP (Warrior Capability Sustainment Program) standaard, wat die werking van die voertuie tot 2040 sal verleng. Caterpillar verander ook die enjin van die Amerikaanse weermag se Stryker -pantservoertuie met 'n kapasiteit van 350 pk. vir die C9 -enjin met 'n kapasiteit van 450 pk. Die nuwe enjin "pas" in by die volume wat die vorige enjin gebruik het. Die vervanging maak deel uit van General Dynamics se voorstel vir 'n ECP-1 tegniese verandering, wat 'n 910 amp alternator, opgraderings vir vering en ander verbeterings insluit.
Elektriese aandrywers
Tradisioneel word krag van die enjin meganies na die wiele of spore oorgedra. Elektriese aandrywers vervang hierdie fisiese verbinding met elektriese motors wat in dryfwiele of tandwiele gehuisves word. Die energie om hierdie elektriese motors te bestuur, kan geneem word uit batterye, 'n verbrandingsmotor of albei. Die "hibriede" benadering gebruik óf 'n diesel- óf 'n gasturbine -enjin wat sonder enige meganiese aansluitings nou oral in die onderstel geïnstalleer kan word, wat ontwerpers meer ontwerpvryheid bied. Dit is ook moontlik om twee motors, wat deur BAE Systems geïmplementeer is, te installeer in sy mobiele toetsfasiliteit HED (Hybrid Electric Drive). Die woordvoerder van BAE Systems, Deepak Bazaz, het opgemerk dat twee HED -enjins aan kragopwekkers en batterye gekoppel is, wat dit moontlik maak om in verskillende modusse te werk: een enjin werk in 'n ledige modus, brandstofbesparing, twee enjins werk as meer krag benodig word, of in stille waarnemingsmodus werk slegs op herlaaibare batterye. Die HED -konsep word geïmplementeer op die AMPV -platform (Armored Multipurpose Vehicle), maar dit word beplan om skaalbaar te wees en gebruik te word op 'n voertuig van enige gewigskategorie, beide op wiele en bane. Die eksperimentele kragstasie HED is deur BAE Systems aangepas vir 'n hibriede konsep deur Northrop Grumman as deel van sy voorstel vir 'n grondgevegvoertuig van die Amerikaanse weermag GCV (Ground Combat Vehicle).
In 'n referaat van die NAVO-tegnologie-navorsingsorganisasie, "Hybride elektriese voertuie is beter as spoed, versnelling, klimvermoë en stilte as motoraangedrewe voertuie … terwyl brandstofbesparings van 20 tot 30 persent kan wissel." Die elektriese motors bied ook byna onmiddellike versnelling, goeie gasrespons en beter trekkrag. Laasgenoemde hang direk af van die verbeterde wringkrag wat inherent is aan elektriese motors. Vir gevegsvoertuie beteken dit verskeie voordele: minder reaksietyd wanneer jy na die dekking beweeg, moeiliker om in te kom en 'n beter landloopvermoë. Die HED-eenheid word aangedryf deur twee sessilinder-enjins, 'n pasgemaakte QinetiQ-ratkas en 600 volt litium-ioonbatterye.
'N Ander aantreklike aspek van die elektriese aandrywing is die vermoë om meer effektiewe en hoër vlakke van elektriese energie op te wek. Die kragsentrale van die Northrop Grumman / BAE Systems GCV -platform sal 1100 kilowatt kan lewer, hoewel dit aansienlik kleiner en ligter is as tradisionele kragte. Aangesien energieopslag 'n belangrike deel van die hibriede elektriese aandrywing is, word die wanverhouding van batterye egter 'n groot probleem. Daarom word verskillende tipes gevorderde batterye met 'n hoër energiedigtheid tans oorweeg vir hibriede voertuie, waaronder litiumioon, nikkelmetaalhidried, nikkelnatriumchloried en litiumpolimeer. Almal is egter nog in die stadium van ontwikkeling van die tegnologie en het sekere nadele wat opgelos moet word voordat dit as geskik vir gebruik in militêre toepassings erken word. 'N Ander werkgebied wat ontwikkel moet word sodat hibriede dryfkrag massief op gepantserde voertuie geïnstalleer kan word, is die verwydering van die ontwerpbeperkings van moderne trekkragmotors. Alhoewel hierdie stelsels suksesvol geïntegreer is in demonstrasieprototipes van die HED-tipe, het hierdie stelsels beperkinge in grootte, gewig en verkoeling. Totdat hierdie probleme opgelos is, bly alle elektriese stroombane, ondanks hul voordele, 'n illusie vir gepantserde voertuie.
Baie navorsingsorganisasies bly egter geïnteresseerd in die konsep van elektriese dryf. Onder kontrakte van die Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), sal QinetiQ byvoorbeeld sy konsep van naafmotors (ratmotors) toets deur dit op te stel vir proefproewe. Talle ratkaste, ewenaars en kragaandrywings vervang die kragtige kompakte elektriese motors in die wiele van die masjien. Dit is moontlik dat hierdie konsep ook op bestaande gepantserde voertuie op wiele geïmplementeer kan word. Trouens, in Junie 2017 onderteken BAE Systems 'n ooreenkoms met QinetiQ om nuwe tegnologie vir elektriese aandrywing in gevegsvoertuie in te voer. 'N Verteenwoordiger van die onderneming BAE Systems het gesê dat dit' 'n bewys van goedkoop tegnologie aan kliënte bied wat die vermoëns van huidige en toekomstige gevegsvoertuie sal verbeter '.
Toekomstige uitdagings van mag
Die afgelope dekade het die behoeftes van gevegsvoertuie vir elektriese krag verskeie kere toegeneem. Mark Signorelli, hoof van gevegsvoertuie by BAE Systems, het opgemerk dat "dit in die toekoms al hoe moeiliker sal wees vir gepantserde voertuie om aan die elektrisiteitsbehoeftes te voldoen." Daar word gepoog om hierdie groeiende probleem die hoof te bied. Byvoorbeeld, 'n 300 amp CE Niehof -kragopwekker word oorweeg vir die M2 Bradley -gesin en twee 150 amp -kragopwekkers vir die nuwe AMPV -platform. Mnr. Spadaro van MTU het gesê dat "die belangrikste faktore wat die ontwikkeling van oplossings vir die opwekking van krag meer beïnvloed en beïnvloed, is die voortdurend groeiende massa MBT en wielvoertuie (hoofsaaklik as gevolg van vereistes vir hoër beskermingsvlakke) en Terselfdertyd is die behoefte aan meer elektrisiteit aan boordstelsels van enige aard, hetsy elektronika, beskermingstelsels en gemak vir die bemanning, byvoorbeeld 'n gevorderde lugversorgingstelsel. " MTU is van mening dat “hulle aangespreek word deur die dieper integrasie van die elektriese komponente in die krag -eenheid. 'N Goeie voorbeeld hier is weer die bogenoemde kragtoevoer-eenheid MTU van die Puma-pantservoertuig, wat 'n aansitter / kragopwekker met 'n nominale krag van 170 kW insluit, wat twee stroomwaaiers voorsien en 'n lugversorgende koelmiddelkompressor."
Die krag van gepantserde voertuie beïnvloed die gevegsvermoë en oorlewing direk. Die belangrikste kriteria vir oorlewing op die slagveld is soos volg: "neem alle maatreëls om nie opgemerk te word nie, as dit gesien word, om nie getref te word nie, as u raakgery word, nie om doodgemaak te word nie." Die eerste word vergemaklik deur die vermoë om te beweeg na waar die teenstander jou nie verwag nie. Die tweede verg vinnige versnelling en goeie manoeuvreerbaarheid om dekking te vind en word bemoeilik deur die vyandskieter se vermoë om die teiken doeltreffend te vang. En die derde word bepaal deur die vermoë om gepaste passiewe beskerming te neem en passiewe en aktiewe teenmaatreëls te tref. Elkeen van hierdie kriteria kan ander egter nadelig beïnvloed. Byvoorbeeld, ekstra wapens verhoog die massa en as gevolg daarvan mobiliteit.
Met die vordering op die gebied van kragsentrales vir gepantserde voertuie, nuwe enjins, transmissies en kragaandrywings, innoverende metodes van integrasie en uitleg kan ontwikkelaars van militêre toerusting voldoen aan die gewaagdste wense van kliënte. Baie van die verbeterings wat ons op militêre platforms sien, kom direk uit kommersiële projekte: enjins en boordrekenaars, digitale elektroniese beheer, outomatiese monitering van die toestand van stelsels, elektriese dryf en energieberging, en laastens praktiese implementering van hibriede oplossings. Uitdagings vir hierdie delikate balans dwing die bedryf egter om meer en meer innoverende oplossings te ontwikkel.
