Використання коліс і гусениць для забезпечення рухливості визначало розвиток броньованих машин різного призначення протягом всієї їх історії. В даний час особлива увага приділяється поєднанню кращих характеристик обох типів рушіїв, але такий підхід не обходиться без своїх викликів.
В гусеницях, включених до програми модернізацій, наприклад, Bradley ECP 1, можуть бути реалізовані технології, розроблені в таких проектах, як NGCV
Гусеничні машини можуть долати м’які грунти або такі перешкоди, які не під силу подолати колісних машин. Вже багато років розробники намагаються знайти способи сполучення коліс і гусениць з метою поєднання переваг перших відносно вартості, експлуатаційної надійності і ефективності з перевагами друге щодо підвищеної прохідності.
Напівгусеничний рушій являє собою певний компроміс між колісними і гусеничними конструкціями. Гібридні машини, що поєднують в собі ці два рішення, широко використовувалися в Другій світовій війні і якийсь час після неї поки не поступилися многоосным платформ.
Еволюція мобільності
Сьогодні важкі бойові броньовані машини (ББМ) масою понад 40 тонн, включаючи основні бойові танки, як і століття тому переміщуються на гусеницях. Велика категорія середніх ББМ масою від 20 до 40 тонн, в яку входять більша частина БМП і самохідних артилерійських установок, поділена між колісними і гусеничними платформами, що є відображенням особливих вимог користувачів до ходовим якостям.
Легкі ББМ масою до 20 тонн в основному покладаються на колеса, хоча є ряд помітних винятків. У той час як масивні самохідні пускові установки балістичних ракет мають колісне шасі, переносні мобільні роботи, які спеціальні сили використовують для огляду будівель на предмет мін-пасток або засіли за рогом терористів, часто базуються на гусеничному шасі.
Нові технології дозволяють не тільки вдосконалювати колеса і гусениці, але також потенційно можуть змінити принцип переміщення машини, будь це поле бою або автомагістраль. В даний час вони спрямовані на боротьбу з багаторічною тенденцією проектування усе більш тяжких, менш мобільних і більш дорогих ББМ. Нові технології у сфері коліс і гусениць вносять свій внесок у збереження мобільності, яка погіршується в процесі модернізації систем захисту машин, необхідної для сучасних, все більш кровопролитних полів битв, тоді як комплексні бортові системи споживають багато енергії незалежно від того, рухається платформа або стоїть на місці.
Вдосконалення у сфері енергопостачання та більш висока щільність енергії в нових машинах вимагають відповідних поліпшень в технологіях мобільності. Це сприяє розвитку гібридних і електричних силових установок, призначених як для колісних, так і гусеничних ББМ і платформ постачання.
Колісна угода
Колісні ББМ починають домінувати в середній категорії по масі, хоча країни, що розширюють виробництво своїх наземних машин, наприклад, Китай, Індія, Туреччина і Україна, інвестують у проекти як колісних, так і гусеничних ББМ.
Колісні ББМ у високомобільних конфігураціях, в основному це 8×8, в даний час приймаються на озброєння як БМП і БТР арміями, які раніше цілком покладалися на гусеничні машини як на мобільний компонент поля бою. Приклади подібних платформ: ізраїльський Eitan; Boxer британської армії; і Amphibious Combat Vehicle (ACV) серії 1.1-1.3 для Корпусу морської піхоти США. Остання платформа також адаптується до амфибийным операціями, які раніше вважалися прерогативою гусеничних систем.
У зв’язку із зростанням популярності БМП в конфігурації 8×8 та інших колісних ББМ промисловість прагне розширити можливості платформ цього типу. Наприклад, метою останніх «колісних» проектів було підвищення швидкості на воді плаваючих машин. Серед інших удосконалень — більш тихе, більш плавний рух; поліпшені засоби керування; високі гальмівні характеристики на дорогах з твердим покриттям; знижені витрати на експлуатацію та обслуговування; і менші матеріально-технічні потреби.
Підвищення характеристик колісних рушіїв стало стандартом для нових машин, включаючи боестойкие колеса з системою централізованого регулювання тиску в шинах, що дозволяє водіям змінювати ступінь накачування коліс в залежності від долається місцевості.
Рульове управління з посиленням особливо корисно в обмежених просторах або на міських вулицях. Регульована підвіска, що дозволяє змінювати дорожній просвіт, завойовує все більшу популярність, оскільки дозволяє вирішити проблеми з надійністю, які підвищували вартість обслуговування в попередні десятиліття.
Останні проекти з колісним ББМ, пропоновані на ринку, були спроектовані з нуля і включають кілька нових технологій, що привело до створення ряду легенів, високомобільних платформ, як наприклад, сімейство машин Carmor Mantis ізраїльської розробки, які вже виробляються в якості потенційної заміни бронеавтомобіля HMMWV. Цей процес вплинув на конфігурацію майбутніх, не тільки ізраїльських проектів.
Корпус морської піхоти США розраховує, що промисловість зможе запропонувати колісні рішення для заміни легких бронемашин Light Armored Vehicle (LAV) виробництва компанії General Dynamics Land Systems (GDLS), представивши до 2023 року готові досвідчені платформи.
Мобільність ж самої машини LAV повинна підвищитися в рамках програми модернізації LAV OB (obsolescence — моральне старіння), де поряд з модернізацією силового приводу і підвіски будуть встановлені нові колеса. Платформа досягне початковій експлуатаційній готовності в 2021 році і дозволить продовжити термін експлуатації машин LAV до 2035 року.
Прототип Wheeled Combat Vehicle Demonstrator американської армії, побудований компанією GDLS, включає ряд потенційних модернізацій машини Stryker у сфері мобільності, включаючи нові боестойкие колеса 365/80 R20 із захисними вставками Hutchinson для зниження радіолокаційних і теплових сигнатур.
Гусеничний роботизований комплекс демонструє можливості по знешкодженню вибухонебезпечних предметів на виставці Eastern Regional Robot Rodeo 2017 в Атланті. В апаратах цього класу використовуються як колеса, так і гусениці
Гусеничний прогрес
Оскільки армії багатьох країн розраховують швидше на модернізації ББМ, розроблених в епоху Холодної війни, ніж на знову випущені машини, широке поширення одержали доопрацювання з використанням технологій підвищення мобільності.
Поряд зі зниженням маси і об’єму обслуговування нові конструкції гусениць дозволили продовжити термін служби ББМ. Втім, гусениці все ж поки залишаються на другому місці за трудовитратами на обслуговування, поступаючись лише силових блоків.
Поточною програмою модернізації М2А4 Bradley ЕСР (Engineering Change Proposal) 1 американської армії передбачається встановлення вдосконалених легких гусениць, які продовжать термін служби машини на 3200 км при скороченні маси на 454 кг.
В даний час американська армія працює також над реалізацією цієї технології легких гумових гусеничних стрічок для танки M1 Abrams, при цьому розробляється нова легка гусенична стрічка з низьким опором коченню для бронемашин масою до 50 тонн. Ця гусениця дозволить зменшити обсяг обслуговування, зменшити масу ходової частини, зменшити опір коченню, шум, вібрацію, споживання палива і вартість життєвого циклу.
Просунуті гусеничні технології, здатні істотно поліпшити позашляхову прохідність, в тому числі за допомогою регульованої підвіски, можуть бути реалізовані в короткостроковій перспективі в двох перспективних проектах NGCV (Next Generation Combat Vehicle) американської армії — один роботизований, один з екіпажем. Робот NGCV за графіком повинен бути готовий до 2023 року після випробувань двох прототипів бронетранспортера М113, які будуть йти протягом 2019 року.
Потім послідують прототипи, розроблені за підсумками відкритого конкурсу. Програма NGCV буде включати демонстрацію платформи Platform Electrification & Mobility (Light & Medium), намічену на 2020-2024 роки, яка буде мати «нові легкі гусениці і підвіску», а також високооборотний дизельний двигун, електричний або гібридний рушії.
Технологія гусениць проекту NGCV мінімізує вагу і підвищує характеристики, при цьому її можна використовувати при модернізації існуючих машин, особливо БМП серії М2/МОЗ Bradley, а також включати в нові платформи.
Американська армія планує застосувати так званий принцип спіральної розробки, коли технології, створені для проекту NGCV, будуть доступні для модернізації існуючих систем у найближчій перспективі.
Системи на досвідчених зразках NGCV будуть включати просунуту ходову частину Advanced Running Gear, яка порівняно з нинішніми проектами підвищує ходові якості на 30%. У цьому проекті демонстрації технологічних рішень, в рамках якого випробування працездатних систем заплановані на 2019 рік, будуть використані також просунуті гусениці Advanced Lightweight Track розробки американської General Dynamics і німецької Defense Service Tracks.
Вона в даний час проходить лабораторне тестування, в 2019 році в ході випробувань на довговічність заплановано пройти 5000 км. Зовнішній блок підвіски Horstman External Suspension Unit і просунутий механізм натягу гусениць Advanced Track Tensioner, вбудований в ходову частину Advanced Running Gear, в цьому ж році також пройдуть випробування на довговічність.
Особливу увагу в рамках програми NGCV буде приділена системам з вбудованою діагностикою швидкості, які спрощують обслуговування в польових умовах, знижують зносостійкість компонентів і продовжують термін служби платформи.
Нові технології
Управління DARPA займалося вивченням мобільних технологій, які могли б у довгостроковій перспективі стати інноваційними і проривними рішеннями, потенційно нівелюють різницю між колесами і гусеницями.
У 2016 році офіс тактичних технологій видав контракт на створення прототипу в рамках програми Ground-X Technology Vehicle (GXV-T). Щоб вижити на майбутньому, все більш летальному полі бою, необхідно зниження візуальних, радіолокаційних, акустичних, сейсмічних та інфрачервоних ознак помітності.
Щоб зменшити розміри і масу машини на 50% будуть потрібні істотні зміни конструкції колісного і гусеничного рушіїв. Збільшення швидкості машини на 100% і доступ до 95% місцевості здаються несумісними вимогами. Колеса забезпечують швидкість, а гусениці забезпечують доступність долається місцевості. Як одна машина може поєднувати в собі це одночасно?
Національний інженерний центр роботизації National Robotics Engineering Center (NREC) у Пенсільванії в складі Інституту роботизації (одна з восьми організацій, які отримують контракти DARPA за програмою GXV-T) продемонстрував технології колесо/гусениця і підвіски, що забезпечують підвищення швидкості руху і кращу доступність долається місцевості.
Центр NREC розробив і випробував змінюють форму колеса — трансформація круглих коліс в трикутну гусеничну систему для руху по пересіченій місцевості, коли бортові сенсори і комп’ютерні системи визначають, що фізичні особливості місцевості вимагають зміни типу рушія.
Програма почалася влітку 2016 року слідом за ініціативою Reconfigurable Wheel-Track (RWT) Етап 1. RWT Етап 2 був завершений у липні 2018 року, коли були встановлені реконфігуровані колеса на модифікованому бронеавтомобиле М1151 HMMWV.
Крім того, технологія електродвигунів в маточинах була продемонстрована на гібридних машинах цивільного призначення. Компанія Qinetiq, один з підрядників проекту GXV-T, ґрунтувалася на попередніх демонстраціях технологій, які включали двигун з триступінчастими редукторами і систему терморегулювання, встановлені всередині стандартного обода колеса військової машини діаметром 50,8 див.
КМП вибрав конфігурацію 8×8 для своєї платформи ACV 1.1
Додаток потужності безпосередньо до колеса, а не до протилежного кінця кінематичної схеми дозволяє значно підвищити можливості колісної ББМ на складній місцевості, поліпшити позашляхову прохідність за рахунок більш потужного прискорення і високої маневреності при оптимальних значеннях моменту, тяги і оборотів, які визначаються комп’ютером для кожного колеса.
В рамках програми GXV-T компанією Pratt & Miller була розроблена система METS (Multimode Travel Extreme Suspension — багаторежимна підвіска з екстремальним ходом), здатна забезпечити високу рухливість і позашляхову прохідність на високій швидкості при одночасному підвищенні стійкості машини і зниження негативного впливу на екіпаж і пасажирів.
У систему METS входять колеса військового стандарту з двома паралельними просунутими системами підвіски: підвіска з коротким ходом (10-15 см); і гідравлічна підвіска з великим ходом, що дозволяє переміщення вгору на 1,1 метра і вниз на 80 див. На демонстрації, що пройшла в травні 2018 року, система незалежно і безперервно регулювала підвіску кожного колеса під час руху по пересіченій місцевості на високій швидкості.
Після завершення GXV-T наступним кроком для цих технологій може стати їх перехід до військової програми (фінансується одним з трьох видів збройних сил США або спільно) або комерційної розробки і подальшого серійного виробництва.
Судячи з наявної інформації, Управління військово-морських досліджень зацікавлена в продовженні розробки програми RWT з метою задоволення потреб КМП США. Діяльність Управління в цій галузі включає програму Predictive-Adaptive Mobility (прогнозована адаптивна мобільність), реалізація якої дозволить екіпажним і безэкипажным транспортним засобам самим автоматично конфігуруватися під складну місцевість, перемикаючись на правильну передачу або змінюючи тиску в шинах.
Такі можливості були продемонстровані на Абердинському полігоні на допрацьованому бронеавтомобиле HMMWV з екіпажем в рамках програми Integrated Mobility Dynamics Control (спільний інтегрований контроль рухливості).
У ще одній своїй програмі «Конфігурується інтерфейс колесо-грунт» Управління військово-морських досліджень сподівається підшукати для військових такі технології для шин, які дозволили б змінювати їх жорсткість, залежно від типу місцевості.
Акцент на автономності
Покращена якість комплексного сприйняття різнорідної інформації (інакше ситуаційна обізнаність), забезпечувана бортовими і віддаленими сенсорами, що дозволить максимально реалізувати можливості колісних і гусеничних рушіїв. Транспортний засіб (з екіпажем, дистанційно керований або автономне), яка отримує дані від алгоритмів штучного інтелекту, баз даних місцевості і її власних сенсорів з метою вибору найкращого маршруту (визначається швидкістю руху, вібрацією на нерівностях або споживанням палива), може мати покращену рухливість незалежно від того, який у нього рушій, колісний або гусеничний.
Колісні ББМ, що спираються під час руху на чудову ситуаційну обізнаність і алгоритми вибору маршруту, можуть долати пересічену місцевість на більш високій швидкості, ніж гусеничні машини, що покладаються в основному на те, що бачить екіпаж.
Впровадження автономності високого рівня має потенціал щодо підвищення швидкості пересування по пересіченій місцевості і/або зниження ризиків як для колісних, так і для гусеничних машин, хоча при цьому буде сприяти зменшенню відносної переваги гусениць при русі по складному рельєфу.
В рамках програми Off-Road Crew Augmentation (ORCA). фінансованої DARPA, розробляється система, що дозволяє бортовим систем машини визначати в реальному часі самий безпечний і найшвидший маршрут до кінцевої точки. Система при використанні можливостей автономного режиму дозволить машині рухатися самої, уникаючи небезпек, виявлених сенсорами. Під час випробувань «ORCA Етап 2» экипажные машини між проміжними точками їхали швидше, уникаючи складного рельєфу і майже не допускаючи пауз при прокладанні маршруту. Повна або часткова автономна робота машин постачання або дистанційне керування ББМ незабаром стануть реальними експлуатаційними можливостями. Безэкипажные машини потенційно можуть мати чудову мобільність, оскільки вони більше не обмежені можливостями екіпажу і можуть значно довше і швидше рухатися по складній місцевості.
У Командуванні сухопутних військ США заявили, що платформа NGCV повинна бути такою ж революційною, як і бронемашина Bradley (на фото) в момент прийняття на озброєння
На землі
Дистанційно керовані апарати першого покоління, що широко застосовувалися в Іраку і Афганістані, швидше були гусеничними, а не колісними, хоча, як правило, колеса асоціюються з легкими наземними машинами. У порівнянні з колісними варіантами гусеничні конструкції дозволяють зменшити розміри платформ при тих же значеннях конуса вдавлення (мінімальна міцність грунту, необхідна для встановленої кількості проходів) і загальної маси.
Прогрес у технологіях мобільності (в основному для гусеничних рушіїв і в меншій мірі для колісних) дозволив дистанційно керованим апаратів справлятися з екстремальними ситуаціями. Наприклад, легкий переносний гусеничний робот DOGO компанії General Robotics, призначений для антитерористичних операцій, використовує задні подовжувачі для підйому по сходах.
Робот Advanced EOD Robotic System, експлуатований ВМС США, вже продемонстрував свою модульну концепцію, коли модулі замінюються виходячи з вимог завдання. Цей підхід в майбутньому дасть користувачеві можливість вибирати або гусениці або колеса у відповідності з потребами кожної задачі.
Колеса, гусениці,гібридні і крокуючі системи, наслідують рухам людини, тварин або комах, всі пройшли оцінку в модельованих умовах, абсолютно різноманітних від бою з повстанцями до реагування на катастрофи а-ля Чорнобиль.
Американські військові проводили випробування робота у формі змії Counter-Tunnel Exploitation Robot розробки компанії Raytheon, корпус якого складається з кількох шарнірно-зчленованих ланок. Цей робот вже встиг попрацювати, досліджуючи будинки, зруйновані під час землетрусу, що стався в місті Мехіко в 2017 році. Військове застосування подібних технології було оцінено в рамках програми Управління DARPA, що отримала позначення Squad X Core Technologies (SXCT).
Безэкипажные апарати дозволяють відділенням спешенной піхоти отримати доступ до потенційно корисних технологій, які можуть істотно полегшити несення військової служби. Наприклад, за програмою SXCT оцінюються можливості, що надаються різними технологіями, в тому числі використання колісних і гусеничних автономних апаратів в якості роботизованих в’ючних мулів.
В останні кілька років діалектичний підхід «колесо-гусениця» почав фундаментально змінюватися у зв’язку з тим, що вичерпав себе за попереднє століття. Поліпшення мобільності колісних і гусеничних машин лише частково залежить від конструкції і установки — на нові або модернізовані платформи — вдосконалених коліс або гусениць. Майбутній вибір буде залежати від застосування машин, здатних працювати без екіпажу та/або автономно.
Потенціал для досягнення рівня ситуаційної обізнаності. забезпечуваного сенсорами, бортовими і мережевими, стає важливим для проектів перспективних транспортних засобів, коли він комбінується з наборами даних (включаючи бази даних місцевості з високою деталізацією). Інтеграція всіх цих баз даних за допомогою штучного інтелекту дозволить приймати оптимальні рішення з керування та навігації. Подібний революційний підхід дозволить дати переваги систем, яким для забезпечення мобільності не потрібна людина в контурі управління. Він може бути застосовний до коліс, гусеницях або гібридних систем, що включає елементи обох рушіїв.
У той час як нинішні науково-дослідні програми в Сполучених Штатах та інших країнах рухаються в цьому напрямку, в програмах модернізації бойових броньованих машин особливу увагу приділяють технологіям забезпечення рухливості, які дозволяють істотно продовжити термін служби існуючих платформ. Колесо та гусінь залишаться з нами ще не одне десятиліття.
За матеріалами сайтів:
www.nationaldefensemagazine.org
www.gdls.com
www.darpa.mil
www.nrec.ri.cmu.edu
prattmiller.com
www.battelle.org
www.raytheon.com
www.ri.cmu.edu
ukdefencejournal.org.uk
pinterest.com
www.wikipedia.org
Автор:Микола Антонов
