Мы используем cookie-файлы, чтобы получить статистику и обеспечивать вас лучшим контентом. Продолжая пользоваться нашим сайтом, вы соглашаетесь с использованием технологии cookie-файлов. Это совершенно безопасно!
Рождённый ползать катиться не может. Вечная борьба гусениц и колёс

Рождённый ползать катиться не может. Вечная борьба гусениц и колёс

Время прочтения:
Использование колес и гусениц для обеспечения подвижности определяло развитие бронированных машин различного назначения на протяжении всей их истории. В настоящее время особое внимание уделяется совмещению лучших характеристик обоих типов движителей, но такой подход не обходится без своих вызовов.

В гусеницах, включенных в программы модернизаций, например, Bradley ECP 1, могут быть реализованы технологии, разработанные в таких проектах, как NGCV

Гусеничные машины могут преодолевать мягкие грунты или такие препятствия, которые не под силу преодолеть колесным машинам. Уже много лет разработчики пытаются найти способы сопряжения колес и гусениц с целью объединения преимуществ первых касательно стоимости, эксплуатационной надежности и эффективности с преимуществами вторых касательно повышенной проходимости.
Полугусеничный движитель представляет собой некий компромисс между колесными и гусеничными конструкциями. Гибридные машины, совмещающие в себе эти два решения, широко использовались во Второй мировой войне и какое-то время после нее пока не уступили место многоосным платформам.
Эволюция мобильности
Сегодня тяжелые боевые бронированные машины (ББМ) массой более 40 тонн, включая основные боевые танки, как и столетие назад перемещаются на гусеницах. Большая категория средних ББМ массой от 20 до 40 тонн, в которую входят большая часть БМП и самоходных артиллерийских установок, поделена между колесными и гусеничными платформами, что является отражением особых требований пользователей к их ходовым качествам.
Легкие ББМ массой до 20 тонн в основном полагаются на колеса, хотя есть ряд заметных исключений. В то время как массивные самоходные пусковые установки баллистических ракет имеют колесное шасси, переносные мобильные роботы, которые специальные силы используют для осмотра зданий на предмет мин-ловушек или засевших за углом террористов, зачастую базируются на гусеничном шасси.
Новые технологии позволяют не только совершенствовать колеса и гусеницы, но также потенциально могут изменить принцип перемещения машины, будь это поле боя или автомагистраль. В настоящее время они направлены на борьбу с многолетней тенденцией проектирования все более тяжелых, менее мобильных и более дорогих ББМ. Новые технологии в сфере колес и гусениц вносят свой вклад в сохранение мобильности, которая ухудшается в процессе модернизации систем защиты машин, необходимой для современных, всё более кровопролитных полей сражений, тогда как комплексные бортовые системы потребляют много энергии вне зависимости от того, движется платформа или стоит на месте.
Совершенствования в сфере энергоснабжения и более высокая плотность энергии в новых машинах требуют соответствующих улучшений в технологиях мобильности. Это способствует развитию гибридных и электрических силовых установок, предназначенных как для колесных, так и гусеничных ББМ и платформ снабжения.
Колесная сделка
Колесные ББМ начинают доминировать в средней категории по массе, хотя страны, расширяющие производство своих наземных машин, например, Китай, Индия, Турция и Украина, инвестируют в проекты как колесных, так и гусеничных ББМ.
Колесные ББМ в высокомобильных конфигурациях, в основном это 8x8, в настоящее время принимаются на вооружение в качестве БМП и БТР армиями, которые ранее целиком полагались на гусеничные машины как на мобильный компонент поля боя. Примеры подобных платформ: израильский Eitan; Boxer британской армии; и Amphibious Combat Vehicle (ACV) серии 1.1-1.3 для Корпуса морской пехоты США. Последняя платформа также адаптируется к амфибийным операциям, которые ранее считались прерогативой гусеничных систем.
В связи с ростом популярности БМП в конфигурации 8x8 и других колесных ББМ промышленность стремится расширить возможности платформ этого типа. Например, целью последних «колесных» проектов было повышение скорости на воде плавающих машин. Среди прочих усовершенствований — более тихое, более плавное движение; улучшенные средства управления; высокие тормозные характеристики на дорогах с твердым покрытием; сниженные расходы на эксплуатацию и обслуживание; и меньшие материально-технические потребности.
Повышение характеристик колесных движителей стало стандартом для новых машин, включая боестойкие колеса с системой централизованного регулирования давления в шинах, позволяющей водителям изменять степень накачки колес в зависимости от преодолеваемой местности.
Рулевое управление с усилением особенно полезно в ограниченных пространствах или на городских улицах. Регулируемая подвеска, позволяющая изменять дорожный просвет, завоевывает все большую популярность, поскольку позволяет решить проблемы с надежностью, которые повышали стоимость обслуживания в предыдущие десятилетия.
Последние проекты по колесным ББМ, предлагаемые на рынке, были спроектированы с нуля и включают несколько новых технологий, что привело к созданию ряда легких, высокомобильных платформ, как например, семейство машин Carmor Mantis израильской разработки, которые уже производятся в качестве потенциальной замены бронеавтомобиля HMMWV. Этот процесс оказал влияние на конфигурацию будущих, не только израильских проектов.
Корпус морской пехоты США рассчитывает, что промышленность сможет предложить колесные решения для замены легких бронемашин Light Armored Vehicle (LAV) производства компании General Dynamics Land Systems (GDLS), представив к 2023 году готовые опытные платформы.
Мобильность же самой машины LAV должна повыситься в рамках программы модернизации LAV OB (obsolescence — моральное старение), где наряду с модернизацией силового привода и подвески будут установлены новые колеса. Платформа достигнет начальной эксплуатационной готовности в 2021 году и позволит продлить срок эксплуатации машин LAV до 2035 года.
Прототип Wheeled Combat Vehicle Demonstrator американской армии, построенный компанией GDLS, включает ряд потенциальных модернизаций машины Stryker в сфере мобильности, включая новые боестойкие колеса 365/80 R20 с защитными вставками Hutchinson для снижения радиолокационных и тепловых сигнатур.
Рождённый ползать катиться не может. Вечная борьба гусениц и колёс

Гусеничный роботизированный комплекс демонстрирует возможности по обезвреживанию взрывоопасных предметов на выставке Eastern Regional Robot Rodeo 2017 в Атланте. В аппаратах этого класса используются как колеса, так и гусеницы
Гусеничный прогресс
Поскольку армии многих стран рассчитывают скорее на модернизации ББМ, разработанных в эпоху Холодной войны, чем на вновь выпущенные машины, широкое распространение получили доработки с использованием технологий повышения мобильности.
Наряду со снижением массы и объема обслуживания новые конструкции гусениц позволили продлить срок службы ББМ. Впрочем, гусеницы все же пока остаются на втором месте по трудозатратам на обслуживание, уступая лишь силовым блокам.
Текущей программой модернизации М2А4 Bradley ЕСР (Engineering Change Proposal) 1 американской армии предусматривается установка усовершенствованных легких гусениц, которые продлят срок службы машины на 3200 км при сокращении массы на 454 кг.
В настоящее время американская армия работает также над реализацией этой технологии легких резиновых гусеничных лент для танка M1 Abrams, при этом разрабатывается новая легкая гусеничная лента с низким сопротивлением качению для бронемашин массой до 50 тонн. Эта гусеница позволит уменьшить объем обслуживания, уменьшить массу ходовой части, уменьшить сопротивление качению, шум, вибрацию, потребление топлива и стоимость жизненного цикла.
Продвинутые гусеничные технологии, способные существенно улучшить внедорожную проходимость, в том числе с помощью регулируемой подвески, могут быть реализованы в краткосрочной перспективе в двух перспективных проектах NGCV (Next Generation Combat Vehicle) американской армии — один роботизированный, один с экипажем. Робот NGCV по графику должен быть готов к 2023 году после испытаний двух прототипов бронетранспортера М113, которые будут идти в течение 2019 года.
Затем последуют прототипы, разработанные по итогам открытого конкурса. Программа NGCV будет включать демонстрацию платформы Platform Electrification & Mobility (Light & Medium), намеченную на 2020-2024 годы, которая будет иметь «новые легкие гусеницы и подвеску», а также высокооборотный дизельный двигатель, электрический или гибридный движители.
Технология гусениц проекта NGCV минимизирует массу и повышает характеристики, при этом ее можно использовать при модернизации существующих машин, особенно БМП серии М2/МЗ Bradley, а также включать в новые платформы.
Американская армия планирует применить так называемый принцип спиральной разработки, когда технологии, созданные для проекта NGCV, будут доступны для модернизации существующих систем в ближайшей перспективе.
Системы на опытных образцах NGCV будут включать продвинутую ходовую часть Advanced Running Gear, которая по сравнению с нынешними проектами повышает ходовые качества на 30%. В этом проекте демонстрации технологических решений, в рамках которого испытания работоспособных систем запланированы на 2019 год, будут использованы также продвинутые гусеницы Advanced Lightweight Track разработки американской General Dynamics и немецкой Defense Service Tracks.
Она в настоящее время проходит лабораторное тестирование, в 2019 году в ходе испытаний на долговечность запланировано пройти 5000 км. Внешний блок подвески Horstman External Suspension Unit и продвинутый механизм натяжения гусениц Advanced Track Tensioner, встроенный в ходовую часть Advanced Running Gear, в этом же году также пройдут испытания на долговечность.
Особое внимание в рамках программы NGCV будет уделено системам со встроенной диагностикой скорости, которые упрощают обслуживание в полевых условиях, снижают износоустойчивость компонентов и продлевают срок службы платформы.
Новые технологии
Управление DARPA занималось изучением мобильных технологий, которые могли бы в долгосрочной перспективе стать инновационными и прорывными решениями, потенциально нивелирующими разницу между колесами и гусеницами.
В 2016 году офис тактических технологий выдал контракт на создание прототипа в рамках программы Ground-X Vehicle Technology (GXV-T). Чтобы выжить на будущем, все более летальном поле боя, необходимо снижение визуальных, радиолокационных, акустических, сейсмических и инфракрасных признаков заметности.
Чтобы уменьшить размеры и массу машины на 50% потребуются существенные изменения конструкции колесного и гусеничного движителей. Увеличение скорости машины на 100% и доступ к 95% местности кажутся несовместимыми требованиями. Колеса обеспечивают скорость, а гусеницы обеспечивают доступность преодолеваемой местности. Как одна машина может совмещать в себе это одновременно?
Национальный инженерный центр роботизации National Robotics Engineering Center (NREC) в Пенсильвании в составе Института роботизации (одна из восьми организаций, получающих контракты DARPA по программе GXV-T) продемонстрировал технологии колесо/гусеница и подвески, обеспечивающие повышение скорости движения и лучшую доступность преодолеваемой местности.
Центр NREC разработал и испытал меняющие форму колеса — трансформация круглых колес в треугольную гусеничную систему для движения по пересеченной местности, — когда бортовые сенсоры и компьютерные системы определяют, что физические особенности местности требуют смены типа движителя.
Программа началась летом 2016 года вслед за инициативой Reconfigurable Wheel-Track (RWT) Этап 1. RWT Этап 2 был завершен в июле 2018 года, когда были установлены реконфигурируемые колеса на модифицированном бронеавтомобиле М1151 HMMWV.
Кроме того, технология электродвигателей в ступицах была продемонстрирована на гибридных машинах гражданского назначения. Компания Qinetiq, один из подрядчиков проекта GXV-T, основывалась на предыдущих демонстрациях технологий, которые включали двигатель с трехступенчатыми редукторами и систему терморегулирования, установленные внутри стандартного обода колеса военной машины диаметром 50,8 см.

КМП США выбрал конфигурацию 8x8 для своей платформы ACV 1.1
Приложение мощности напрямую к колесу, а не к противоположному концу кинематической схемы позволяет значительно повысить возможности колесной ББМ на сложной местности, улучшить внедорожную проходимость за счет более мощного ускорения и высокой маневренности при оптимальных значениях момента, тяги и оборотов, определяемых компьютером для каждого колеса.
В рамках программы GXV-T компанией Pratt & Miller была разработана система METS (Multimode Extreme Travel Suspension — многорежимная подвеска с экстремальным ходом), способная обеспечить высокую подвижность и внедорожную проходимость на высокой скорости при одновременном повышении устойчивости машины и снижении негативного влияния на экипаж и пассажиров.
В систему METS входят колеса военного стандарта с двумя параллельными продвинутыми системами подвески: подвеска с коротким ходом (10-15 см); и гидравлическая подвеска с большим ходом, позволяющая перемещение вверх на 1,1 метра и вниз на 80 см. На демонстрации, прошедшей в мае 2018 года, система независимо и непрерывно регулировала подвеску каждого колеса во время движения по пересеченной местности на высокой скорости.
После завершения GXV-T следующим шагом для этих технологий может стать их переход к военной программе (финансируемой одним из трех видов вооруженных сил США или совместно) или коммерческой разработке и последующему серийному производству.
Судя по имеющейся информации, Управление военно-морских исследований заинтересовано в продолжении разработки программы RWT с целью удовлетворения потребностей КМП США. Деятельность Управления в этой области включает программу Predictive-Adaptive Mobility (прогнозируемая адаптивная мобильность), реализация которой позволит экипажным и безэкипажным транспортным средствам самим автоматически конфигурироваться под сложную местность, переключаясь на правильную передачу или изменяя давления в шинах.
Подобные возможности были продемонстрированы на Абердинском полигоне на доработанном бронеавтомобиле HMMWV с экипажем в рамках программы Integrated Mobility Dynamics Control (совместный интегрированный контроль подвижности).
В еще одной своей программе «Конфигурируемый интерфейс колесо-грунт» Управление военно-морских исследований надеется подыскать для военных такие технологии для шин, которые позволили бы изменять их жесткость в зависимости от типа местности.
Акцент на автономности
Улучшенное качество комплексного восприятия разнородной информации (иначе ситуационная осведомленность), обеспечиваемая бортовыми и удаленными сенсорами, позволит максимально реализовать возможности колесных и гусеничных движителей. Транспортное средство (с экипажем, дистанционно управляемое или автономное), получающее данные от алгоритмов искусственного интеллекта, баз данных местности и ее собственных сенсоров с целью выбора наилучшего маршрута (определяемого скоростью движения, вибрацией на неровностях или потреблением топлива), может иметь улучшенную подвижность вне зависимости от того, какой у него движитель, колесный или гусеничный.
Колесные ББМ, опирающиеся во время движения на превосходную ситуационную осведомленность и алгоритмы выбора маршрута, могут преодолевать пересеченную местность на более высокой скорости, чем гусеничные машины, полагающиеся в основном на то, что видит экипаж.
Внедрение автономности высокого уровня имеет потенциал касательно повышения скорости передвижения по пересеченной местности и/или снижения рисков как для колесных, так и для гусеничных машин, хотя при этом будет способствовать уменьшению относительного преимущества гусениц при движении по сложному рельефу.
В рамках программы Off-Road Crew Augmentation (ORCA). финансируемой DARPA, разрабатывается система, позволяющая бортовым системам машины определять в реальном времени самый безопасный и самый быстрый маршрут до конечной точки. Система при задействовании возможностей автономного режима позволит машине двигаться самой, избегая опасностей, обнаруженных сенсорами. Во время испытаний «ORCA Этап 2» экипажные машины между промежуточными точками ехали быстрее, избегая сложного рельефа и почти не допуская пауз при прокладке маршрута. Полная или частичная автономная работа машин снабжения или дистанционное вождение ББМ вскоре станут реальными эксплуатационными возможностями. Безэкипажные машины потенциально могут иметь превосходную мобильность, поскольку они более не ограничены возможностями экипажа и могут значительно дольше и быстрее двигаться по сложной местности.

В Командовании сухопутными войсками США заявили, что платформа NGCV должна быть столь же революционной, как и бронемашина Bradley (на фото) в момент принятия на вооружение
На земле
Дистанционно управляемые аппараты первого поколения, широко применявшиеся в Ираке и Афганистане, скорее были гусеничными, а не колесными, хотя, как правило, колеса ассоциируются с легкими наземными машинами. По сравнению с колесными вариантами гусеничные конструкции позволяют уменьшить размеры платформ при тех же значениях конуса вдавливания (минимальная прочность грунта, необходимая для установленного количества проходов) и общей массы.
Прогресс в технологиях мобильности (в основном для гусеничных движителей и в меньшей степени для колесных) позволил дистанционно управляемым аппаратам справляться с экстремальными ситуациями. Например, легкий переносной гусеничный робот DOGO компании General Robotics, предназначенный для антитеррористических операций, использует задние удлинители для подъема по ступеням.
Робот Advanced EOD Robotic System, эксплуатируемый ВМС США, уже продемонстрировал свою модульную концепцию, когда модули заменяются исходя из требований задачи. Этот подход в будущем даст пользователю возможность выбирать либо гусеницы, либо колеса в соответствии с потребностями каждой задачи.
Колеса, гусеницы,гибридные и шагающие системы, подражающие движениям человека, животных или насекомых, все прошли оценку в моделируемых условиях, варьирующихся от боя с повстанцами до реагирования на катастрофу а-ля Чернобыль.
Американские военные проводили испытания робота в форме змеи Counter-Tunnel Exploitation Robot разработки компании Raytheon, корпус которого состоит из нескольких шарнирно-сочлененных звеньев. Этот робот уже успел поработать, исследуя дома, разрушенные во время землетрясения, произошедшего в городе Мехико в 2017 году. Военное применение подобных технологии было оценено в рамках программы Управления DARPA, получившей обозначение Squad X Core Technologies (SXCT).
Безэкипажные аппараты позволяют отделениям спешенной пехоты получить доступ к потенциально полезным технологиям, которые могут существенно облегчить несение военной службы. Например, по программе SXCT оцениваются возможности, предоставляемые различными технологиями, в том числе использование колесных и гусеничных автономных аппаратов в качестве роботизированных вьючных мулов.
В последние несколько лет диалектический подход «колесо-гусеница» начал фундаментально меняться в связи с тем, что исчерпал себя за предшествующее столетие. Улучшение мобильности колесных и гусеничных машин только лишь частично зависит от конструкции и установки — на новые или модернизированные платформы — усовершенствованных колес или гусениц. Будущий выбор будет зависеть от применяемости машин, способных работать без экипажа и/или автономно.
Потенциал для достижения уровня ситуационной осведомленности. обеспечиваемого сенсорами, бортовыми и сетевыми, становится важным для проектов перспективных транспортных средств, когда он комбинируется с наборами данных (включая базы данных местности с высокой детализацией). Интеграция всех этих баз данных посредством искусственного интеллекта позволит принимать оптимальные решения по вождению и навигации. Подобный революционный подход позволит дать преимущества системам, которым для обеспечения мобильности не требуется человек в контуре управления. Он может быть применим к колесам, гусеницам или гибридным системам, включающим элементы обоих движителей.
В то время как нынешние научно-исследовательские программы в Соединенных Штатах и других странах движутся в этом направлении, в программах модернизации боевых бронированных машин особое внимание уделяется технологиям обеспечения подвижности, которые позволяют существенно продлить срок службы существующих платформ. Колесо и гусеница останутся с нами еще не одно десятилетие.
По материалам сайтов:
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
наверх