تحرک عالی در سخت ترین شرایط ویژگی اصلی همه خودروهای نظامی است. با این حال ، دستیابی به این امر برای خودروهای زرهی بسیار دشوارتر است ، اما بسیار مهم است تا بتوانند وظایف خود را با موفقیت انجام دهند
تحرک برای وسایل نقلیه زرهی بسیار مهم است ، اما در عین حال با سایر ویژگی های مهم مانند ، برای مثال اطمینان از بقای خودرو و خدمه رقابت می کند. و در اینجا این نیاز به راحتی می تواند با الزامات حفظ تحرک در تضاد باشد. با این حال ، واضح است که سربازان ، که ایمنی آنها به چنین خودروهایی بستگی دارد ، به افزایش قابلیت عبور در خارج از جاده ، شتاب سریعتر و سرعت بیشتر نیاز دارند ، همه اینها بدون تأثیر منفی بر قابلیت بقا. این خواسته ها باعث ایجاد بسته های جدید قدرت و سیستم های زیرانداز می شوند تا راه حل های بهینه برای برآوردن این الزامات اغلب متناقض پیدا شود. با این حال ، برای رعایت آنها ، ترکیب و تعادل تعدادی از پارامترهای طراحی ضروری است. اینها شامل ویژگی های سیستم تعلیق است که به طور مستقیم بر کیفیت حرکت ، سطح نگهدارنده ریل ها یا چرخ ها تأثیر می گذارد ، که فشار زمین ، فاصله خودرو از سطح زمین و خروجی موتور را تعیین می کند. آخرین ویژگی مهمترین و دشوارترین دست یافتن در نظر گرفته می شود. این به این دلیل است که حتی در بحث تولید و توزیع قدرت موتور ، طراح نیاز به سازش دارد ، حتی گاهی اوقات روی گلوی آهنگ خود قدم می گذارد. افزایش قدرت در یک وسیله نقلیه زرهی با عواملی مانند حجم محفظه موتور ، نیاز به حفظ برد ، محدودیت وزن و نیاز به برآوردن نیازهای قدرت سیستم های روی برد ، به عنوان مثال تجهیزات ارتباطی ، محدود می شود. سیستم های ناوبری ، سنسورها و سیستم های حفاظت فعال و غیرفعال.
حفاظت م againstثر در برابر تهدیدهای در حال تحول امروزه ضروری است ، به ویژه آنهایی که بیشترین تقاضا را برای قوای محرکه و زیر شاسی دارند. حفاظت تقریباً به طور اجتناب ناپذیری به معنای زره پوش است ، و زره به حجم بیشتری می افزاید. تناقضی بوجود می آید که ما را مجبور به انجام معاملات ناخوشایند می کند: با افزایش سطح تهدید ، سطح حفاظت نیز باید افزایش یابد. به عنوان یک قاعده ، افزایش سطح حفاظت به نیاز به زره اضافی تبدیل می شود و رزرو اضافی می تواند به افزایش جرم خودرو کمک کند. حفظ یا بهبود ویژگی های عملکرد یک وسیله نقلیه زرهی به طور اجتناب ناپذیری مستلزم افزایش قدرت موتور و کارایی سیستم انتقال قدرت و نیروی محرکه متصل به آن است. با این حال ، جرم یک وسیله نقلیه نیز بر اساس اندازه آن تعیین می شود: هرچه وسایل نقلیه بزرگتر و سطح زره پوش باشد ، سنگین تر می شود. بنابراین ، واحد قدرت جدید (موتور با گیربکس و محرک) نه تنها باید قدرتمندتر باشد ، بلکه باید حداقل در حجم اختصاص داده شده قرار گیرد یا ترجیحاً حجم کلی کمتری داشته باشد. این معیار ، اول از همه ، برای واحدهای قدرت طراحی شده برای مدرن سازی وسایل نقلیه زرهی موجود مطلق است ، اما برای سکوهای جدید نیز بسیار مطلوب است.
به طور کلی مقدار قابل قبول برای میزان تحرک ارائه شده توسط یک وسیله نقلیه زرهی به اصطلاح چگالی قدرت یا نسبت قدرت (بیشتر در اسب بخار) به جرم خودرو است. این نسبت ، در حالی که همه عوامل احتمالی تعیین کننده تحرک را در نظر نمی گیرد ، معیاری مناسب و البته خام است و هم به عنوان پارامتر طراحی و هم به عنوان ابزاری برای مقایسه ماشین های مختلف مفید است. به عنوان یک قاعده ، قدرت خاص بالاتر است ، به عنوان مثال ، در hp. در هر تن ، عملکرد کلی رانندگی که دستگاه نشان می دهد بهتر است. علیرغم این واقعیت که هنگام ارزیابی وسیله نقلیه ، حداکثر سرعت آن اغلب در نظر گرفته می شود ، اما در مورد وسیله نقلیه جنگی ، شتاب یا پاسخ گاز موتور (توانایی انتقال سریع و هموار از عملکرد پایدار با حداقل توان به حداکثر توان) در واقع ممکن است بسیار مهمتر. اغلب در عملکرد خودرو نادیده گرفته می شود ، توانایی سرعت بخشیدن و حرکت سریع به محل ایمنی در پاسخ به حمله بسیار ارزشمند است. این به طور مستقیم بر ماندگاری خودرو و خدمه آن تأثیر می گذارد. بنابراین ، قدرت موجود نه تنها به افزایش تحرک ، بلکه همچنین برای زنده ماندن کمک می کند ، به ویژه هنگامی که در ترکیب با اقدامات دفاع شخصی ، از جمله سنسورهای تشخیص شلیک و تابش لیزر ، و همچنین اقدامات متقابل غیرفعال و فعال استفاده شود.
قدرت در کوچک
علیرغم موارد فردی استفاده از موتورهای توربین گازی ، مانند خانواده تانک های اصلی نبرد General Dynamics M1 Abrams (MBT) ، محبوب ترین موتور برای خودروهای زرهی همچنان یک موتور دیزلی یا دقیقتر یک موتور دیزلی چند سوخت است. یکی از رهبران تولید واحدهای قدرت ، شرکت آلمانی MTU است. رویکرد یکپارچه آن این است که در یک "واحد قدرت" نه تنها موتور ، گیربکس و نیروی محرکه ، بلکه زیر سیستم های تأمین هوا و فیلتراسیون ، سرمایش ، تولید برق و سایر موارد نیز شامل می شود. هر یک از اجزای واحد قدرت با دقت طراحی و مونتاژ می شوند تا فشرده ترین و کارآمدترین راه حل به دست آید. MTU تشخیص می دهد که برای طراح وسایل نقلیه رزمی و یکپارچه کننده ، نسبت قدرت به حجم بسیار مهم است. جووانی اسپادارو ، رئیس SOEs در MTU ، توضیح داد که برای آنها "ادغام همه اجزاء در یک سیستم واحد بسیار مهم است ، ما به طور خستگی ناپذیری فلسفه خود را در زمینه توسعه همزیستی همه قسمت های راه حل توسعه یافته توسعه می دهیم. برای ما ، این بدان معناست که به معنای واقعی کلمه همه چیز ، معماری ، مفهوم ، نرم افزار و همه پارامترها ، به منظور بهبود ویژگی های واحد قدرت نهایی نهایی است. " تأثیر این رویکرد بر بستر نهایی بسیار زیاد است ، با توجه به همکاری نزدیک با بزرگترین تولیدکنندگان اصلی خودروهای نظامی مانند Krause-Mafei Wegmann (KMW) ، Nexter ، BAE Systems و General Dynamics. سخنگوی General Dynamics Land Systems توضیح داد: "در مورد واحد قدرت ، قدرت بیشتر بهتر است ، اندازه کوچکتر بهتر است ، ارزان تر به طور کلی عالی است ، اما با افزایش اجباری سطوح ایمنی ، قابلیت اطمینان ، سکوت و قابلیت نگهداری".
MTU نشان داده است که سازگاری و اصلاح برای اهداف نظامی واحدهای قدرت تجاری برای خودروهای زرهی سبک و متوسط مناسب است ، به عنوان مثال ، خودروی زرهی رزمی چهار محور ARTEC Boxer ، که مجهز به موتور دیزل MTU 8V199 TE20 است. با این حال ، برای خودروهای زرهی و تانک های سنگین تر ، به موتورهای خود نیاز است ، مانند موتورهای سری 880 و 890 که به طور خاص برای نصب در سکوهای سنگین نظامی طراحی شده اند. قابلیت های واحدهای قدرت مدرن در وسیله نقلیه پیاده نظام ردیابی شده توسط پوما نشان داده شده است.اسپادارو گفت: "واحد قدرت MTU پوما شامل گیربکس ، استارت / ژنراتور و سیستم های خنک کننده و تصفیه هوا است. موتور دیزلی MTU 10V 890 به دلیل چگالی قدرت بسیار بالا و ابعاد جمع و جور شناخته شده است. در مقایسه با دیگر موتورهای نظامی با همان قدرت ، وزن و حجم آن حدود 60 درصد کاهش یافته است. مدیر موتورهای تخصصی در MTU اظهار داشت که "این واحد از هر واحد قدرت قبلی فشرده تر است." مزایای موتورهای MTU به ویژه هنگام نصب واحدهای قدرت در ماشین های نسل قبلی مشهود است. موتورهای آن از محدوده EuroPowerPack توسط شرکت فرانسوی GIAT (در حال حاضر Nexter) برای جایگزینی موتورهای مخازن Leclerc-EAU برای امارات متحده عربی استفاده شد. موتورهای این خانواده نیز بر روی Challenger-2E MBT نصب شده اند ، در حالی که به دلیل کاهش مصرف سوخت ، در عین افزایش برد ، صرفه جویی قابل توجهی در حجم حاصل شد.
کاترپیلار که به دلیل تجهیزات سنگین ساختمانی شهرت دارد ، به یک تامین کننده برتر موتورهای خودروهای تاکتیکی و زرهی تبدیل شده است. پیشنهادات آن به ارتش بر اساس سیستم های تجاری خارج از قفسه است که در سراسر جهان استفاده می شود. از این رو مزایای قابل توجه - کاهش هزینه های مربوط به حجم تولید و در دسترس بودن پشتیبانی فنی. با این وجود ، توسعه شرکت برای استفاده نظامی شناخته شده است ، به عنوان مثال ، موتور C9.3 با قدرت ویژه افزایش یافته 600 اسب بخار. با این حال ، نوآوری واقعی این است که C9.3 می تواند رتبه قدرت خود را تغییر دهد. به منظور برآوردن شرایط سختگیرانه انتشار گاز Euro-III در اروپا ، به حالت 525 اسب بخار کاهش می یابد. قدرت. کاترپیلار خاطرنشان می کند: "مزیت این است که کاربر می تواند حالت عملکرد را انتخاب کند. می توان حداکثر عملکرد را در حین فعالیت فعال در میدان بدست آورد ، اما در حین آموزش یا هنگام کار در مناطق دارای جمعیت غیرنظامی ، می توانید به حالت کنترل انتشار بپردازید. " در واقع ، این "سوئیچ" ریشه در فناوری هایی دارد که کاترپیلار برای سیستم های تجاری توسعه داده است.
این شرکت همیشه برای برنامه های جایگزینی و نوسازی ناوگان خودروهای زرهی موجود انتخاب می شود. به عنوان مثال ، موتور CV8 آن در حال حاضر بر روی خودروهای رزمی پیاده نظام رزمندگان ارتش بریتانیا نصب شده است. این کار تحت یک قرارداد با لاکهید مارتین برای ارتقاء خودرو به استاندارد WCSP (برنامه پایداری قابلیت های جنگجویان) انجام می شود ، که کارکرد وسایل نقلیه را تا سال 2040 تمدید می کند. کاترپیلار همچنین موتور خودروهای زرهی خانواده Stryker ارتش آمریکا را با ظرفیت 350 اسب بخار تغییر می دهد. برای موتور C9 با ظرفیت 450 اسب بخار. موتور جدید "متناسب" با حجم اشغال شده توسط موتور قبلی است. جایگزینی بخشی از پیشنهاد جنرال دینامیکس برای تغییر فنی ECP-1 است که شامل دینام 910 آمپر ، ارتقاء سیستم تعلیق و سایر پیشرفت ها است.
محرک های برقی
به طور سنتی ، نیروی موتور به صورت مکانیکی به چرخ ها یا ریل ها منتقل می شود. درایوهای برقی این اتصال فیزیکی را با موتورهای الکتریکی که در چرخ های محرک یا زنجیر چرخ قرار دارند جایگزین می کنند. انرژی لازم برای کارکردن این موتورهای الکتریکی را می توان از باتری ها ، موتورهای احتراق داخلی یا هر دو دریافت کرد. رویکرد "ترکیبی" از یک موتور دیزلی یا توربین گازی استفاده می کند که بدون اتصالات مکانیکی ، اکنون می توانند در هر کجای شاسی نصب شوند و به طراحان آزادی طراحی بیشتری می بخشد. همچنین امکان نصب دو موتور وجود دارد که توسط BAE Systems در مرکز آزمایش موبایل HED (Hybrid Electric Drive) پیاده سازی شده است. سخنگوی BAE Systems دیپاک بازاز متوجه شد که دو موتور HED به ژنراتور و باتری متصل هستند ، که به آن اجازه می دهد تا در حالت های مختلف کار کند: یک موتور در حالت بیکار کار می کند ، در مصرف سوخت صرفه جویی می کند ، دو موتور در مواقع نیاز به قدرت بیشتر یا در حالت مشاهده بی صدا کار می کنند.. فقط روی باتری های قابل شارژ کار می کند.مفهوم HED بر روی پلت فرم AMPV (خودروی زرهی چند منظوره) ردیابی شده پیاده سازی شده است ، اما برنامه ریزی شده است که مقیاس پذیر باشد و در خودروهای هر رده وزنی ، چه چرخ دار و چه ردیابی ، مورد استفاده قرار گیرد. نیروگاه آزمایشی HED توسط BAE Systems برای مفهومی ترکیبی توسط Northrop Grumman به عنوان بخشی از پیشنهاد خود برای یک وسیله نقلیه جنگی زمینی GCV ارتش آمریکا (وسیله نقلیه رزمی زمینی) اصلاح شد.
در مقاله ای از سازمان تحقیقات فناوری ناتو ، "خودروهای برقی هیبریدی از نظر سرعت ، شتاب ، صعود و سکوت نسبت به خودروهای برقی برتری دارند … در حالی که صرفه جویی در سوخت می تواند بین 20 تا 30 درصد متغیر باشد." موتورهای الکتریکی همچنین شتاب تقریباً فوری ، پاسخ گازی مناسب و کشش بهتر را ارائه می دهند. دومی به طور مستقیم به گشتاور بهبود یافته که در موتورهای الکتریکی ذاتی است بستگی دارد. برای وسایل نقلیه رزمی ، این به معنای چندین مزیت است: زمان واکنش کمتر هنگام حرکت برای پوشش ، ورود به سیستم دشوارتر و توانایی بهتر در سطح کشور. واحد HED از دو موتور شش سیلندر ، گیربکس QinetiQ با طراحی سفارشی و باتری های لیتیوم یون 600 ولت استفاده می کند.
یکی دیگر از جنبه های جذاب درایو الکتریکی ، توانایی آن در تولید کارآمدتر و سطوح بالاتری از انرژی الکتریکی است. نیروگاه سکوی Northrop Grumman / BAE Systems GCV قادر خواهد بود 1100 کیلووات برق تولید کند ، اگرچه به طور قابل توجهی کوچکتر و سبک تر از واحدهای قدرت سنتی است. با این حال ، از آنجا که ذخیره انرژی بخش مهمی از درایو برقی هیبریدی است ، عدم تطابق باتری در حال تبدیل شدن به یک مشکل بزرگ است. بنابراین ، در حال حاضر چندین نوع باتری پیشرفته با چگالی انرژی بیشتر برای خودروهای هیبریدی در نظر گرفته شده است ، از جمله یون لیتیوم ، هیدرید فلز نیکل ، کلرید سدیم نیکل و پلیمر لیتیوم. با این حال ، همه آنها هنوز در مرحله توسعه فناوری هستند و اشکالات خاصی دارند که باید قبل از تشخیص مناسب برای استفاده در کاربردهای نظامی ، برطرف شوند. یکی دیگر از زمینه های کاری که باید توسعه داده شود تا درایوهای هیبریدی به طور گسترده بر روی خودروهای زرهی نصب شوند ، حذف محدودیت های طراحی موتورهای کششی مدرن است. اگرچه این نمونه ها با موفقیت در نمونه های نمایشی از نوع HED ادغام شده اند ، اما از نظر اندازه ، وزن و سرمایش محدودیت هایی دارند. تا زمانی که این مشکلات برطرف نشوند ، همه مدارهای الکتریکی با وجود مزایای خود ، برای خودروهای زرهی یک توهم باقی خواهند ماند.
با این حال ، بسیاری از سازمان های تحقیقاتی همچنان به مفهوم درایو برقی علاقه مند هستند. به عنوان مثال ، تحت قراردادهای آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی (DARPA) ، QinetiQ مفهوم خود را در مورد موتورهای هاب (موتورهای دنده ای) با تنظیم آنها برای آزمایش آزمایشی آزمایشی آزمایش می کند. گیربکس های متعدد ، دیفرانسیل و پیشرانه ها جایگزین موتورهای الکتریکی جمع و جور قدرتمند در چرخ های دستگاه می شوند. این احتمال وجود دارد که این مفهوم در خودروهای زرهی چرخ دار موجود نیز قابل اجرا باشد. در واقع ، در ژوئن 2017 ، BAE Systems با QinetiQ موافقت نامه ای را برای معرفی فناوری جدید برقی در خودروهای رزمی امضا کرد. نماینده شرکت BAE Systems گفت که این "به مشتریان یک فناوری ارزان قیمت اثبات شده ارائه می دهد که قابلیت های خودروهای رزمی فعلی و آینده را افزایش می دهد."
چالش های آینده قدرت
در دهه گذشته ، نیاز خودروهای رزمی به نیروی الکتریکی چندین برابر شده است.مارک سیگنورلی ، رئیس وسایل نقلیه رزمی در BAE Systems ، خاطرنشان کرد: "در آینده تأمین نیازهای برق برای خودروهای زرهی به طور فزاینده ای دشوار خواهد شد." تلاش هایی برای حل این مشکل فزاینده در حال انجام است. به عنوان مثال ، یک ژنراتور 300 آمپر CE نیهوف برای خانواده M2 بردلی و دو ژنراتور 150 آمپر برای پلت فرم جدید AMPV در نظر گرفته شده است. آقای Spadaro از MTU اظهار داشت که "عوامل کلیدی که بر توسعه راه حل های تولید قدرت بیشتر تأثیر گذاشته و دارند ، توده رو به رشد MBT و وسایل نقلیه چرخ دار (عمدتاً در نتیجه الزامات سطح بالاتر حفاظت) و در در عین حال نیاز به برق بیشتر برای سیستم های پردازنده از هر نوع ، اعم از لوازم الکترونیکی ، سیستم های حفاظتی و راحتی خدمه ، به عنوان مثال ، سیستم تهویه مطبوع پیشرفته. " MTU معتقد است که "آنها با ادغام عمیق اجزای الکتریکی در واحد قدرت مورد بررسی قرار می گیرند. یک مثال خوب در اینجا دوباره واحد قدرت فوق الذکر MTU خودروی زرهی پوما است که شامل استارت / ژنراتور با قدرت نامی 170 کیلووات ، تغذیه دو فن خنک کننده و کمپرسور مبرد تهویه مطبوع است."
قدرت وسایل نقلیه زرهی به طور مستقیم بر قابلیت های رزمی و قابلیت بقا تأثیر می گذارد. معیارهای اصلی برای بقا در میدان نبرد به شرح زیر است: "تمام اقدامات را انجام دهید تا مورد توجه قرار نگیرید ، در صورت دیده شدن ، مورد اصابت قرار نگرفت ، اگر ضربه خوردید ، کشته نشوید." اولین مورد با توانایی حرکت به جایی که حریف از شما انتظار ندارد تسهیل می شود. مورد دوم برای یافتن پوشش نیاز به شتاب سریع و قابلیت مانور خوب دارد و با توانایی تیرانداز دشمن در گرفتن موثر هدف برای کشتن پیچیده است. و سوم با توانایی استفاده از حفاظت منفعل مناسب و استفاده از اقدامات متقابل منفعل و فعال تعیین می شود. با این حال ، هر یک از این معیارها می تواند بر دیگران تأثیر منفی بگذارد. به عنوان مثال ، زره اضافی باعث افزایش جرم و در نتیجه تحرک می شود.
پیشرفت در زمینه نیروگاه های خودروهای زرهی ، موتورهای جدید ، گیربکس ها و موتورهای محرک ، روش های نوآورانه یکپارچه سازی و چیدمان به توسعه دهندگان تجهیزات نظامی اجازه می دهد تا جسورانه ترین خواسته های مشتریان را برآورده کنند. بسیاری از پیشرفت هایی که در سکوهای نظامی مشاهده می کنیم مستقیماً از پروژه های تجاری گرفته شده است: موتورها و رایانه های داخلی ، کنترل الکترونیکی دیجیتالی ، نظارت خودکار بر وضعیت سیستم ها ، درایوهای الکتریکی و ذخیره انرژی و در نهایت ، اجرای عملی هیبرید راه حل ها با این حال ، چالش های موجود در این تعادل ظریف ، صنعت را وادار به توسعه راه حل های بیشتر و ابتکاری تر می کند.
