ניידות מצוינת בתנאים הקשים ביותר היא המאפיין החשוב ביותר של כל כלי הרכב הצבאיים. עם זאת, הרבה יותר קשה להשיג זאת עבור כלי רכב משוריינים, אך הוא חשוב ביותר בכדי שיוכלו לבצע את משימותיהם בהצלחה
הניידות חשובה מאוד לרכבים משוריינים, אך יחד עם זאת היא מתחרה במאפיינים קריטיים אחרים, כמו למשל הבטחת שרידות הרכב והצוות. וכאן דרישה זו יכולה להתנגש בקלות עם הדרישה לשמור על ניידות. עם זאת, ברור שחיילים, שבטיחותם תלויה בכלי רכב כאלה, זקוקים לפטנטנות שטח מוגברת, להאצה מהירה ומהירות גבוהה יותר, כל זאת מבלי להשפיע לרעה על השרידות. דרישות אלה מניעות את פיתוחן של חבילות חשמל ומערכות תת -קרקע חדשות על מנת למצוא פתרונות אופטימליים שיעמדו בדרישות אלה המתנגשות לעיתים קרובות. עם זאת, על מנת לעמוד בהם יש צורך בשילוב ואיזון בין מספר פרמטרים עיצוביים. אלה כוללים את המאפיינים של מערכת המתלים, המשפיעה ישירות על איכות התנועה, משטח התמיכה של המסלולים או הגלגלים, הקובעים את לחץ הקרקע, מרווח הקרקע של הרכב ותפוקת המנוע. המאפיין האחרון נחשב החשוב והקשה ביותר להשגה. זאת בשל העובדה שגם בנושא הפקת והפצת כוח המנוע המעצב צריך להתפשר, לפעמים אפילו לדרוך על גרונו של שיר משלו. עליית הכוח ברכב משוריין מוגבלת על ידי גורמים כגון נפח תא המנוע, הצורך לשמור על טווח, מגבלות משקל והצורך לעמוד בדרישות הספק של מערכות משולבות, למשל, ציוד תקשורת, מערכות ניווט, חיישנים ומערכות הגנה אקטיביות ופסיביות.
הגנה אפקטיבית מפני האיומים המתפתחים בימינו היא הכרחית, במיוחד אלה שמציבים את הדרישות הגדולות ביותר למניעת ההנעה והמרכב. הגנה פירושה כמעט בלתי נמנע שריון, ושריון מוסיף נפח. נוצרת סתירה שמאלצת אותנו לבצע פשרות לא נוחות: ככל שרמת האיום עולה, יש להעלות גם את רמת ההגנה. עלייה ברמת ההגנה, ככלל, מתורגמת לצורך בשריון נוסף, והזמנה נוספת יכולה לתרום לעלייה במסת הרכב. שמירה או שיפור של מאפייני ההפעלה של רכב משוריין גוררת בהכרח עלייה בכוח המנוע ויעילות תיבת ההילוכים וכונני הכוח המחוברים אליו. עם זאת, מסת הרכב נקבעת גם על פי גודלו: ככל שהרכב גדול יותר ושטח השטח שחייבים להיות משוריינים כך הוא נעשה כבד יותר. לפיכך, יחידת הכוח החדשה (מנוע עם תיבת הילוכים וכוננים) חייבת להיות לא רק חזקה יותר, אלא שהיא חייבת לפחות להתאים לנפח המוקצה או, רצוי, להיות בעלת נפח כולל נמוך יותר. קריטריון זה, קודם כל, הוא מוחלט ליחידות כוח שנועדו לחדש כלי רכב משוריינים קיימים, אך הוא גם רצוי מאוד לפלטפורמות חדשות.
הערך המקובל לרמת הניידות שמספק רכב משוריין הוא מה שנקרא צפיפות הספק, או יחס הכוח (לרוב בכוחות סוס) למסת הרכב. יחס זה, על אף שאינו לוקח בחשבון את כל הגורמים האפשריים הקובעים ניידות, הוא קריטריון מתאים, אם כי גס, והוא שימושי הן כפרמטר עיצובי וככלי להשוואת מכונות שונות. ככלל, ככל שהספק הספציפי גבוה יותר, למשל, ב- hp. לטון, כך ביצועי הנהיגה הכוללים שהמכונה תציג יהיו טובים יותר. למרות העובדה כי בעת הערכת רכב, המהירות המרבית שלו נלקחת לעתים קרובות בחשבון, שכן עבור רכב קרבי, האצה או תגובת מצערת המנוע (היכולת לעבור במהירות ובקלות של פעולה יציבה במינימום הספק למקסימום הספק) עשויה להיות למעשה הרבה יותר חשוב. מאפיין. לעתים קרובות מתעלמים מביצועי הרכב, היכולת להאיץ במהירות ולעבור במהירות לבטיחות כתגובה לפעולה התקפית היא לא יסולא בפז. זה משפיע ישירות על שרידות הרכב ואנשי הצוות שלו. לפיכך, הכוח הזמין לא רק תורם להגברת הניידות, אלא גם לשרידות, במיוחד כאשר משתמשים בו בשילוב עם אמצעי הגנה עצמית, כולל חיישנים לאיתור זריקה והקרנת לייזר, כמו גם אמצעי נגד פסיביים ופעילים.
כוח בקטן
למרות מקרים בודדים של שימוש במנועי טורבינת גז, כמו במשפחת טנקי הקרב העיקריים של General Dynamics M1 Abrams (MBT), המנוע הפופולרי ביותר לרכבים משוריינים ממשיך להיות מנוע דיזל או ליתר דיוק מנוע דיזל רב דלק. אחת המובילות בייצור יחידות כוח היא חברת MTU הגרמנית. הגישה המשולבת שלה היא שב"יחידת כוח "אחת כוללת לא רק את המנוע, תיבת ההילוכים וההספקים, אלא גם את תת -מערכות אספקת האוויר וסינון, קירור, ייצור חשמל ואחרים. כל אחד מרכיבי יחידת הכוח מתוכנן ומורכב בקפידה על מנת להשיג את הפתרון הקומפקטי והיעיל ביותר. MTU מזהה כי עבור מעצב ומשלב כלי לחימה, יחס הספק לנפח הוא קריטי. ג'ובאני ספאדארו, ראש תחומי ה- SOE ב- MTU, הסביר כי מבחינתם "שילוב כל הרכיבים במערכת אחת חשובה מאוד, אנו מפתחים ללא לאות את הפילוסופיה שלנו לפיתוח סימביוטי של כל חלקי הפתרון המפותח. עבורנו, המשמעות היא שממש הכל, ארכיטקטורה, קונספט, תוכנה וכל הפרמטרים, מכוונים לשיפור המאפיינים של יחידת הכוח השלמה הסופית ". ההשפעה של גישה זו על הפלטפורמה הסופית היא עצומה, בהתחשב בשיתוף הפעולה ההדוק עם יצרניות כלי רכב צבאיים מובילים כמו Krause-Mafei Wegmann (KMW), Nexter, BAE Systems ו- General Dynamics. דובר מטעם ג'נרל דינמיקס לנד מערכות הסביר: "באשר ליחידת הכוח, יותר כוח טוב יותר, גודל קטן יותר טוב יותר, זול הוא בדרך כלל מצוין, אך עם עלייה חובה ברמות הבטיחות, האמינות, השקט והתחזוקה".
MTU הוכיחה שההתאמה והשינוי לצרכים צבאיים של יחידות כוח מסחריות מתאימות לרכבים משוריינים קלים ובינוניים, למשל, רכב משוריין ארבע צירים קרבי ARTEC Boxer, המצויד במנוע דיזל MTU 8V199 TE20. עם זאת, עבור כלי רכב משוריינים וטנקים כבדים יותר, יש צורך במנועים משלהם, כמו למשל מנועי סדרת 880 ו- 890, המיועדים במיוחד להתקנה בפלטפורמות צבאיות כבדות. היכולות של יחידות הכוח המודרניות מודגמות ברכב הלחימה של חיל הרגלים של פומה.ספדארו אמר כי "יחידת הכוח MTU של פומה כוללת את תיבת ההילוכים, המתנע / גנרטור ומערכות קירור וטיהור אוויר. מנוע הדיזל MTU 10V 890 ידוע בצפיפות ההספק הגבוהה ביותר ובמידותיו הקומפקטיות. בהשוואה למנועים צבאיים אחרים מאותה דרגת הספק, המשקל והנפח הופחתו בכ -60 % ". מנהל מנועי ההתמחות ב- MTU העיר כי "יחידה זו קומפקטית יותר מכל יחידת כוח קודמת". היתרונות של מנועי MTU ניכרים במיוחד בעת התקנת יחידות כוח בדורות קודמים של מכונות. מנועיו מטווח EuroPowerPack שימשו את חברת GIAT הצרפתית (כיום נקטר) להחלפת מנועי טנקים Leclerc-EAU לאיחוד האמירויות. מנועים ממשפחה זו מותקנים גם ב- Challenger-2E MBT, בעוד שהושגו חיסכון משמעותי בנפח תוך הגדלת הטווח עקב צריכת דלק מופחתת.
קטרפילר ידועה בציוד הבנייה הכבד שלה, והפכה לספקית מובילה של מנועים לרכבים טקטיים ומשוריינים. הצעותיו לצבא מבוססות על מערכות מסחריות מדף בשימוש ברחבי העולם. מכאן היתרונות המשמעותיים - עלות מופחתת הכרוכה בהיקפי ייצור וזמינות התמיכה הטכנית. אף על פי כן, פיתוחי החברה ידועים בשימוש צבאי, למשל, מנוע C9.3 בעל הספק ספציפי מוגבר של 600 כ"ס. עם זאת, החידוש האמיתי הוא ש- C9.3 מסוגל לשנות את דירוג הכוח שלו. על מנת לעמוד בדרישות הפליטה האירופאיות III המחמירות, הוא עובר למצב מופחת ל -525 כ"ס. כּוֹחַ. קטרפילר מציין כי "היתרון הוא שהמשתמש יכול לבחור את מצב ההפעלה. אפשר להשיג ביצועים מקסימליים במהלך פעילות פעילה בשטח, אך במהלך אימון או בעבודה באזורים עם אוכלוסייה אזרחית, אתה יכול להיכנס למצב בקרת פליטה ". למעשה ה"מתג "הזה נטוע בטכנולוגיות שפיתחה קטרפילר למערכות מסחריות.
החברה נבחרת תמיד לתוכניות החלפה ומודרניזציה של ציי רכב משוריין קיים. לדוגמה, מנוע CV8 שלו מותקן כיום על כלי הלחימה של חיל הרגלים של הצבא הבריטי. עבודה זו מתבצעת במסגרת חוזה עם לוקהיד מרטין לשדרוג הרכב לתקן WCSP (Program Warrior Capability Sustainment Program), שיאריך את פעולת הרכבים עד שנת 2040. קטרפילר גם משנה את המנוע של משפחת המשוריינים של הצבא האמריקאי סטרייקר בהספק של 350 כ"ס. עבור מנוע C9 בהספק של 450 כ"ס. המנוע החדש "משתלב" בנפח שהתפוס המנוע הקודם. ההחלפה היא חלק מההצעה של General Dynamics לשינוי טכני ECP-1, הכולל אלטרנטור 910 אמפר, שדרוגי מתלים ושיפורים נוספים.
מפעילים חשמליים
באופן מסורתי, הכוח מהמנוע מועבר באופן מכני לגלגלים או למסילות. כוננים חשמליים מחליפים את החיבור הפיזי הזה במנועים חשמליים הממוקמים בגלגלי הנעה או גלגלי שיניים. את האנרגיה להפעלת מנועים חשמליים אלה ניתן לקחת מסוללות, מנוע בעירה פנימית, או שניהם. הגישה ה"היברידית "משתמשת במנוע דיזל או טורבינת גז שכעת ללא התקנים מכניים ניתן להתקין אותה בכל מקום במארז, מה שמעניק למעצבים חופש עיצובי יותר. כמו כן, ניתן להתקין שני מנועים, אשר יושמו על ידי BAE Systems במתקן הניסוי הנייד שלה HED (Hybrid Electric Drive). דובר BAE מערכות דיפאק בזז הבחין כי שני מנועי HED מחוברים לגנרטורים ולסוללות, מה שמאפשר לו לעבוד במצבים שונים: מנוע אחד פועל במצב סרק, חיסכון בדלק, שני מנועים עובדים כאשר יש צורך יותר כוח, או במצב תצפית שקטה. עובד רק על סוללות נטענות.הרעיון של HED מיושם על פלטפורמת AMPV (רכב משוריין רב תכליתי) עם מסלול, אך הוא מתוכנן להיות ניתן להרחבה ולשימוש ברכב בכל קטגוריית משקל, הן על גלגלים והן על מסלול. תחנת הכוח הניסויית HED שונתה על ידי BAE Systems לקונספט היברידי על ידי נורת'רופ גראמן כחלק מהצעתה לרכב קרבי קרקעי של הצבא האמריקאי GCV (קרב קרב קרקעי).
במאמר של ארגון המחקר הטכנולוגי של נאט"ו, "כלי רכב חשמליים היברידיים עדיפים על מהירות, תאוצה, יכולת טיפוס ושקט על כלי רכב המונעים על ידי כוח … בעוד חיסכון בדלק יכול לנוע בין 20 ל -30 אחוזים". המנועים החשמליים מספקים גם האצה כמעט מיידית, תגובת מצערת טובה ומתיחה טובה יותר. האחרון תלוי ישירות במומנט המשופר הטמון במנועים חשמליים. לכלי רכב קרביים, המשמעות של זה היא מספר יתרונות: פחות זמן תגובה בעת מעבר לכריכה, קשה יותר להיכנס ויכולת שטח טובה יותר. יחידת ה- HED מונעת על ידי שני מנועים של שישה צילינדרים, תיבת QinetiQ מתוכננת בהתאמה אישית וסוללות ליתיום יון של 600 וולט.
היבט אטרקטיבי נוסף של הכונן החשמלי הוא יכולתו לייצר רמות יעילות וגבוהות יותר של אנרגיה חשמלית. תחנת הכוח של פלטפורמת Northrop Grumman / BAE Systems GCV תוכל לספק 1,100 קילוואט, אם כי היא קטנה וקלה משמעותית מיחידות כוח מסורתיות. עם זאת, מאחר שאגירת אנרגיה היא חלק חשוב בכונן החשמלי ההיברידי, חוסר התאמה של הסוללה הופך לבעיה גדולה. לכן, מספר סוגי סוללות מתקדמות בעלות צפיפות אנרגיה גבוהה יותר נחשבות כיום לרכבים היברידיים, כולל ליתיום יון, ניקל מתכת הידריד, ניקל נתרן כלוריד וליתיום פולימר. עם זאת, כולם עדיין נמצאים בשלב של פיתוח הטכנולוגיה ויש להם חסרונות מסוימים שיש לפתור לפני שהם מוכרים כמתאימים לשימוש ביישומים צבאיים. תחום עבודה נוסף שצריך לפתח על מנת שניתן יהיה להתקין מסיבות היברידיות בכלי רכב משוריינים הוא הסרת מגבלות העיצוב של מנועי משיכה מודרניים. למרות שמשולבים בהצלחה באבטיפוס הדגמה מסוג HED, למערכות אלה יש מגבלות בגודל, במשקל ובקירור. עד שייפתרו בעיות אלה, כל המעגלים החשמליים, למרות יתרונותיהם, יישארו אשליה לרכבים משוריינים.
עם זאת, ארגוני מחקר רבים נותרים מעוניינים ברעיון הכונן החשמלי. לדוגמה, על פי חוזים של סוכנות הפרויקטים למחקר מתקדם של ההגנה (DARPA), QinetiQ תבחן את הרעיון שלה של מנועי רכזת (מנועים מותאמים) על ידי הגדרתם לניסויים מדומים לפיילוט. תיבות הילוכים, דיפרנציאלים וכונני כוח רבים יחליפו את המנועים החשמליים הקומפקטיים החזקים בגלגלי המכונה. ייתכן שניתן ליישם רעיון זה גם על כלי רכב משוריינים קיימים. למעשה, ביוני 2017 חתמה BAE מערכות על הסכם עם QinetiQ להכניס טכנולוגיית הנעה חשמלית חדשה לרכבים קרביים. נציג של חברת BAE Systems אמר כי הדבר "יציע ללקוחות טכנולוגיה מוכחת בעלות נמוכה שתגביר את יכולותיהם של רכבי הלחימה הנוכחיים והעתידיים".
אתגרי כוח עתידיים
במהלך העשור האחרון, הצרכים של כלי רכב קרביים לחשמל עלו מספר פעמים.מארק סיגנורלי, ראש כלי רכב קרביים ב- BAE Systems, ציין כי "בעתיד יהיה קשה יותר ויותר לרכבים משוריינים לענות על צרכי החשמל". ניסיונות להתמודד עם הבעיה ההולכת וגדלה. לדוגמה, גנרטור של 300 אמפר CE Niehof נחשב למשפחת M2 בראדלי, ושני 150 גנרטורים לפלטפורמת AMPV החדשה. מר ספאדרו מ- MTU הצהיר כי "הגורמים המרכזיים שהשפיעו ומשפיעים על פיתוח פתרונות לייצור כוח רב יותר הם המסה ההולכת וגדלה של MBT ורכבים גלגלים (בעיקר כתוצאה מדרישות לרמות הגנה גבוהות יותר) וב- במקביל הצורך בחשמל רב יותר למערכות המשולבות מכל סוג שהוא, בין אם זה אלקטרוניקה, מערכות הגנה ונוחות לצוות, למשל מערכת מיזוג מתקדמת ". MTU סבורה כי "הם מטופלים באמצעות שילוב עמוק יותר של הרכיבים החשמליים ביחידת הכוח. דוגמה טובה כאן היא שוב יחידת הכוח MTU של הרכב המשוריין של פומה, הכוללת סטרטר / גנרטור בהספק מדורג של 170 כ"ס, אספקת זרם לשני מאווררי קירור ומדחס קירור מיזוג אוויר."
כוחם של כלי רכב משוריינים משפיע ישירות על יכולות הלחימה ועל ההישרדות. הקריטריונים העיקריים להישרדות בשדה הקרב הם כדלקמן: "נקט בכל האמצעים כדי שלא ישימו לב, אם רואים אותך, לא להיפגע, אם אתה נפגע, לא להיהרג". הראשון מתאפשר על ידי היכולת לנוע למקום בו היריב אינו מצפה ממך. השנייה דורשת האצה מהירה ויכולת תמרון טובה למציאת כיסוי והיא מסובכת ביכולתו של היורה של האויב ללכוד ביעילות את המטרה להרוג. והשלישית נקבעת על ידי היכולת לנקוט בהגנה פסיבית מתאימה ולהפעיל אמצעי נגד פסיביים ופעילים. עם זאת, כל אחד מהקריטריונים הללו יכול להשפיע לרעה על אחרים. לדוגמה, שריון נוסף מגביר את המסה וכתוצאה מכך את הניידות.
ההתקדמות בתחום תחנות הכוח לרכבים משוריינים, מנועים חדשים, תיבות הילוכים וכונני כוח, שיטות שילוב ופריסה חדשניות מאפשרות למפתחי ציוד צבאי לספק את משאלותיהם הנועזות ביותר של הלקוחות. רבים מהשיפורים שאנו רואים בפלטפורמות הצבאיות נלקחים ישירות מפרויקטים מסחריים: מנועים ומחשבים משולבים, בקרה אלקטרונית דיגיטלית, ניטור אוטומטי של מצב המערכות, כוננים חשמליים ואחסון אנרגיה, ולבסוף, יישומים מעשיים של היברידיות פתרונות. עם זאת, אתגרים באיזון עדין זה מאלצים את התעשייה לפתח עוד ועוד פתרונות חדשניים.
