Průzkumné vozidlo ARV námořní pěchoty: Přichází věk elektrických obrněných vozidel

Designerská předstva ARV; větší foto / QineticQ

Britská společnost QinetiQ získala dvě zakázky od americké námořní výzkumné kanceláře ONR (Office of Naval Research) na dodávku technologií pro budoucí obrněné průzkumné vozidlo ARV (Armored Reconnaissance Vehicle) americké námořní pěchoty (USMC). QinetiQ pro výzkumnou část programu ARV vyvine speciální elektrický pohon a zavěšení kol.

Průzkumné vozidlo ARV námořní pěchoty

ARV je projekt nového průzkumného obrněného vozidla USMC. Úkolem ARV je získávat a zpracovávat informace ve složitém prostředí, kde hrozí střet s početnými a vyspělými zbraňovými systémy protivníka, jako jsou moderní bojová vozidla, drony, protitankové řízené střely (PTŘS) a prostředky radioelektronického nebo kybernetického boje. ONR rovněž uvažuje o robotických verzích ARV začleněných do průzkumných čet (dvě vozidla s posádkou, dvě robotická).

Hlavními rysy ARV se stane velká míra nezávislosti na zásobování, obojživelné schopnosti, automatický kanon, PTŘS (nebo/a kamikaze drony), špičkové senzory a komunikační prostředky, fúze dat, systémy umělé inteligence („robotický rádce“ posádky), prostředky radioelektronického a kybernetické průzkumu / boje, možnost ovládat pozemní a letecké robotické systémy nebo aktivní ochranný systém (Trophy). Posádku mají tvořit dva nebo tři mariňáci, výsadek dva až čtyři průzkumníci.

ONR po ARV požaduje vynikající taktickou i strategickou mobilitu. V prvním případě vozidlo ARV musí držet krok s novými taktickými vozidly JLTV, v druhém případě musí být snadno připravitelné na výsakových lodích, ale i po železnici nebo dopravními letadly C-17 Globemaster III.

Současné úsilí ONR v programu ARV se zaměřuje na prozkoumání technologických možností průmyslu (viz dvě smlouvy s QinetiQ). Oficiální žádost o nabídku RfP (Request for Proposals) ONR vydá na konci roku 2021. V roce 2023 vítězný tým firem dodá první prototypy, první operační nasazení ARV se očekává v roce 2027. Celkově USMC poptává 500 vozidel ARV, které nahradí stárnoucí průzkumné stroje námořní pěchoty LAV-25. Jednotková cena ARV nesmí překročit šest milionů dolarů.

Elektrický pohon od QinetiQ

Úkolem QinetiQ v současné první fázi programu ARV je vyvinout náboj pojezdových kol se zabudovaným elektrickým pohonem a nové (pro tento typ kol nutné) zavěšení kol. Program ARV je tak vlastně druhý pokus amerických ozbrojených sil zavést do operačního použití elektrický pohon pro obrněná vozidla. Prvním (reálným) pokusem byl zrušený program bojového vozidla pěchoty (BVP) GCV (Ground Combat Vehicle),

QinetiQ v této oblasti není rozhodně nováček. Pro zmíněný program GCV Britové vyvinuli hybridní diesel-elektrický pohonný systém E-X-Drive. V roce 2016 firma získala zakázku v hodnotě 2,7 milionu dolarů od americké výzkumné agentury DARPA. Za tyto peníze QinetiQ vyvinula elektrický pohonný systémy HDU (Next Generation Hub Drive Unit) pro program bojových vozidel budoucnosti GXV-T (Ground X Vehicle Technologies). Právě na základě technologií HDU britská firma vyvine „elektrické kolo“ pro program ARV.


Ilustrační video ukazující základní principy fungování kol s elektromotory ukrytými v nábojích.

HDU je v podstatě 20″ standardní vojenské pojezdové kolo (takové, jaké najdeme například na našich Pandurech II), v jehož náboji je integrován kompaktní elektrický motor, třístupňová planetová převodovka, kapalinou chlazené keramické brzdy a mazání.

Vojenské 20″ kolo má i s pneumatikou průměr přibližně 1,3 m a šířku 0,4 m. Každé kolo pak musí snést zatížení 3,5 až 4 tuny. Samotný náboj HDU s vlastním elektromotorem váží 225 kg. Kola HDU mají výstupní výkon (na ráfku kola) 90 kW. Jak uvádí QinetiQ, při zatížení jednoho kola 3,5 tuny pak tento typ pohon poskytuje (při účinnosti 0,86) výkonovou hustotu 30 kW/t (měřeno na motoru). Současný průměr kolových obrněných vozidel je přitom 15 kW/t a nejlepší vozidla dosahují 20 kW/t. Takový přebytek výkonu se pozitivně projeví na akceleraci a celkové jízdní agilitě.

Firma QinetiQ vyvinula i méně výkonné kolo MAH (Market-Attractive Hub) s výkonem 22 kW/t (hmotnost 186 kg), které lze použít při modernizaci současných kolových obrněných vozidel 4×4, 6×6 i 8×8.

Výhody elektrického pohonu

Díky použití kol s elektromotory lze zcela změnit vnitřní uspořádání bojových vozidel, protože není třeba řešit uložení pohonné jednotky, chlazení motoru, spojku, transmisi, diferenciály, nápravy, všechny potřebné úchyty, ložiska, atd. Lze tak navrhnout robustnější podvozky s lepší balistickou ochranou, protože není nutné z motoru k nápravám zajistit mechanickou transmisi.

„Konvenční pohonné systémy jsou těžké, omezují využitelný vnitřní prostor vozidla a skládají se ze součástí, ze kterých se v případě výbuchu pod vozidlem mohou stát smrtící projektily. Přemístění hnacího systému do kol odstraňuje tuto hrozbu a narušuje trend, kdy jsou vozidla stále těžší a méně mobilní, kvůli rostoucí hmotnosti ochrany a zbraní,“ uvedl v roce 2016 David Moore, ředitel výzkumu v QinetiQ.

Použití kol HDU umožní konstruovat obrněná vozidla, která při stejných vnějších rozměrech nabízejí větší vnitřní prostor, mají níže těžiště (lepší jízdní vlastnosti) a jsou lehčí. Podle QinetiQ hybridní vozidlo 6×6 může mít o 8 % menší hmotnost než konvenční. Úspora hmotnosti dovolí použít silnější pancíř nebo výkonnější zbraně.


Červeně klasický spalovací motor s převodovkou, transmisí a diferenciály, modře hybridní diesel-elektrický pohonný systém od QineticQ; větší foto / QineticQ

Hybridní pohon také vykazuje mnohem nižší spotřebu paliva, zejména proto, že motor s generátorem běží stále ve stejných optimálních otáčkách (při akceleraci se bere energie z baterií). Podle zprávy QinetiQ, odkazující se na vývojové studie elektrických pohonů pro britské ministerstvo obrany, hybridní obrněná vozidla vykazují o 10 až 15 % nižší spotřebu paliva a o 91 % lepší akceleraci.

Zdrojem energie pro kola HDU ve vozidle ARV se (tedy pokud USMC zvolí elektrický pohon) stane spalovací motor, spojený s generátorem elektrické energie, měničem napětí a proudu a bateriemi. Motor s generátorem lze umístit kdekoliv do vozidla, bez nutnosti řešit jeho uložení vzhledem k pohonnému systému.

Co se týče problémů s touto technologií, podle vlastních QinetiQ je výzvou především vměstnat všechny komponenty do náboje 20″ kola (při zajištění odolnosti celého řešení za všech myslitelných podmínek) a nutnost odvádět odpadní teplo z kola.

Skutečný zlom ve vývoji elektrických vojenských vozidel nastane až po příchodu výkonných baterií. Český průmysl může na tomto poli hrát velkou roli díky bateriím HE3DA, které se v příštím roce začnou vyrábět v továrně Magna Energy Storage (MES) v Horní Suché. Baterie HE3DA nabízejí několik zásadních výhod ‒ při stejné energetické hustotě, jako mají nejlepší li-ion baterie, nabízejí jednoduchost (rychlost výroby, nízké výrobní a provozní náklady), bezkonkurenční bezpečnost (nehořlavost), extrémní vybíjecí a nabíjecí proudy, úplnou recyklovatelnost a minimum řídící elektroniky.

Nezanedbatelnou výhodou také je, že baterie HE3DA lze tvarovat do prakticky jakýchkoliv 3D rovinných tvarů (desky, pláty, hranoly, std.) a umístit je ve vozidle například po celé délce podlahy (a častečně nahradit pancíř) nebo na boční pancíř, atd. Hlavní problém je, že se prozatím staví první továrna MES s roční kapacitou 1,5 GWh, ale potřeba trhu je o několik řádů vyšší.

Zdroj: QinetiQ, QinetiQ, Next Generation In Wheel Electric Hub Drives, ONR
 

Nahlásit chybu v článku

Doporučte článek svým přátelům na sociálních sítích
Přidávat diskuzní příspěvky a hlasovat pro článek mohou jen registrovaní. Prosím zaregistrujte se nebo se přihlašte!

Komentáře

Stránka 1 z 15
  • Slavoslav
    19:36 31.10.2018

    Jirosi

    RENTABILITA

    CEZ by u vas aj u nas staval a stacilo by jedine. Aby stat garantoval vykupnu cenu 70 EUR thats all

    Vypocet si tu dostal. Podklady su z tvojich zdrojov. Minimalna cena aby si bol na nule cez 50 EUR v dnesnych cenach.

  • Jirosi
    15:51 31.10.2018

    Slavoslav: Nikdo nestaví z trošku jiného důvodu.
    1) Fukušima - Zavírali se i plně funkční reaktory, tedy riziko předčasného ukončení
    2) Dlouhodobá investice
    3) Energetická politika EU(Německa) co se mění každý druh den. (Došly tak daleko, že se tam stavěli úplně nové ele. na uhlí!)
    4) Nepodpora politických špiček. Jadernou elektrárnu prostě musí zaštítí stát.
    5) Dolování zisků na úkor budoucnosti firem (ČEZ), výplací 40mld každý rok. Ale elektrárna je pro něj moc drahá. I když bez elektráren zkrachuje.
    6) Krize, tedy nebylo úplně potřeba investovat do nových zdrojů,což je krásná ukázka ceny JZ v UK.Čekali až se nikdo nepřihlásil
    7) Lidé stále nepocítíli plné dopady plné dopady výpadku stabilních zdrojů ze sítě. ) Tedy holou pravdu o ekologických zdrojích.
    8) Elektromobilita je zatím okrajová záležitost, od roku 2020 to bude jinak. Jenže i dnes stavěný JZ zdroj dostavíš o 7.let později. Tedy stavba měla začít už v roce 2011-2012.

  • Slavoslav
    15:21 31.10.2018

    takze ked pouzijem tvoje data a zdoraznujem tvoje data ktore si tu ty nalinkoval a vypocitam minimalnu cenu MWh v priebehu 60 rokov tak ja klamem?

    Klamu analytici ktory neodporucaju stavbu novych AE ako nerentabilnu ak stat negarantuje vykupnu cenu a tu sa vzacne zhoduju bez ohladu na stat okolo 70 EUR MWh?

    Len Jirosi ktory si nedokaze spocitat poriadne ani 2+2 vie ze sa to oplati. Ten Jirosi ktory ani nevie co to znamena inflacia.

    A ten isty Jirosi si neuvedomuje, ze ak je uz elektraren raz postavena tak ano je to jeden z najlacnejsich zdrojov energie a preto zaraba. Najma ak ta elektraren bola postavena za statne a sprivatizovana ci bezala v obdobi ked trh s energiami nedeformovali dotovane obnovitelne zdroje. Ale nezaraba dost, aby sa pri sucasnych cenach energii vratili naklady do nej vlozene a preto nik nove nestavia bez statnych zaruk.

  • Jirosi
    14:50 31.10.2018

    Slavoslav: Takže opět bez důkazu tu máme ztrátové elektrárny co si na sebe nevydělají vs Realné elektrárny co jsou dojné krávy na peníze.
    Možná, mám chybu já. Ale proč pak neprodělávají i ty skutečné elektrárny? Na rozdíl od tvých hypotetických?

  • Slavoslav
    14:04 31.10.2018

    Jirosi

    nachval pocitam z datami ktore si dal ty, aby si nespochybnoval cisla.

    A ked som uvadzal tych 5 miliard hovoril som v mnoznom cisle a nespominal konkretnu elektraren. Ratal som s tym, ze si dokazes po otvoreni linku aj sam precitat co a ako a zvladol si to. Gratulujem.

    A nerob zo seba hlupaka s tym uctom kde sa setri na likvidaciu. Ak ratame rentabilitu je uplne jedno ci si na to dokladas dlhodobo, alebo to zaplatis naraz na konci. Je to len cislo do konecneho vzorca a zo siku si to musis odratat tak ci tak. Len sa strapnujes.

    Si mal hned povedat, ze si ekonomicky analfabet. Samozrejme, ze keby si stat nechal tie peniaze na ucte tak by mal teraz v realite menej ako vtedy. Lenze by si ich nenechal a kupil by nieco ine co by vtedy potreboval, napr eenrgie za aktualne ceny pripadne by splatil cast deficitu atd.

    Ale ak si dlhodoba investicia nedokaze na seba zarobit vratane inflacie je stratova. Ak to nechapes tvoj problem a mozeme urobit kseft. Rad si od teba dlhodobo poziciam a vratim ti o nieco viac. Vsak podla tvojich slov to pre teba bude vyhodne.

    No iste, ze vsimol. To som ti o tom tvojom vzorci hovoril, ze ti tam toho dost chyba a preto dosahujes "zisky" 50% a pod. Tebe to doslo az teraz ked som to sem napisal. Ohladom tych nakladov. Pouzil som vstupne data z tvojho clanku na osel.cz a tie boli preratavane na MWh takze zvysovanie vykonu prei modernizacii tam nehra rolu.

    Stale sa vyhybas tej odpovedi o vzdelani. Ja viem osobna otazka, ale zaujimalo by ma kde sa dokazes uplatnit ked nevies zratat ani jednoduchu rovnicu :)

  • Jirosi
    13:15 31.10.2018

    Zatím si tu postnul jediný odkaz z data kde si uváděl cenu rozebrání JZ na slovensku jako 200 miliar co se musí zaplatit. Ignoroval si fakt, že cena je za 5 elektráren, a že z těch 200 miliard už v roce 2008 bylo 70miliard na účtech. To že polovina z té částky byla na hlubiné uložiště snad ani nechci zmiňovat.

    Pokud tedy nemáš data pro podložení, zkus si vážně nastudovat ty odkazy. Možná se nad sebou zamyslíš.

    "Aj fixne naklady maju svoju inflaciu :)"
    Všíml si si, že jsem celou dobu neváděl náklady na provoz?
    Ty se dle tabulky pohybuji od 26-34Eur. Nepočítám, že by na SR brali lidé v JZ to co třeba v UK, nebo USA.. jako ty. Ale i tak můžeme jít na tu vyšší hodnotu.
    34+4-17. Tedy od 38-51Eur. A to při pohledu do grafu kde vychází cca 40 Eur, za posledních 10.let vážně nevychází blbě.
    Protože pokud by to bylo jak tvrdíš ty, tak i JZ v CR by museli být ve ztrátě. Jenže oni vykazují celou dobu zisk.

  • Jirosi
    12:45 31.10.2018

    Slavoslav: Pokud nevíš, že inflace snižuje hodnotu peněz. Tedy pokud je investuješ, tak máš šanci si hodnotu udržet. Tedy pokud ty peníze zaplatíš, už se ti nezvyšuje množství peněž vložených do projektu ... Na rozdíl od zisku, který ti roste ze stoupající cenou energii.

    Kdyby si Stát nechal 25mld. místo stavby Dukovan, měl by dnes opět jen 25mld.

    "Modernizacia zvysujuca vykon bude nasobne drahsia. Tu sa bavime o niecom ako ked Mochovce dostali vybavenie od siemensu a pod."

    Máš to podložené daty, nebo jen plácáš. Já, se uváděl modernizaci skutečné elektrarny a skutečný přínos. Pokud nebude líný můžeš si dohledat i cenu a kdy se ČEZu ta modernizace zaplatila. A opravdu to nebylo v desítkach let...

  • Slavoslav
    12:16 31.10.2018

    sry 183,7 EURa za MWh. Aj fixne naklady maju svoju inflaciu :)

    a stale sa tocime len o navratnosti bez nijakeho zisku za 60 rokov

  • Slavoslav
    12:13 31.10.2018

    A ako inak by si to chcel pocitat? Tak ze vynecham polovicu nakladov aby mi vysla navratnost 57% ci kolko ti to vyslo?

    Uz si prisiel na to preco bol ten tvoj vzorcek na smiech? Ci este stale ti nedoslo preco sa smejem ako sa tu bijes do prs kategorickymi vyhlaseniami a pritom je to bullshit za bullshitom.

    A vyborne. INFLACIA. Tu som naschval nespomenul a cakal som ci sa chytis a ukazes svoj rozhlad :)

    Inflaciou musis preratavat aj nadobudaciu cenu a zo 4,06 mld dnes by o 60 rokov pri 2% inflacii rocne bolo 13,06 mld. Cena za MWh o 60 rokov by musela byt 108,63 a zeste by si nezarobil ani cent len bol na nule s nakladmi.

    Vies ked mi dnes pozicias 10000 a o 10 rokov ti vratim 10050 a bola rocna inflacia 2% tak si 50 nezarobil ale v skutocnosti 1900 prerobil.

    Modernizacia zvysujuca vykon bude nasobne drahsia. Tu sa bavime o niecom ako ked Mochovce dostali vybavenie od siemensu a pod.

  • Jirosi
    10:52 31.10.2018

    Další příklad: Dukovany stály na výstavbu tehdy astronomických 25mld Kc.
    Dnes ročně vyrobí 15 000 000MWh. Tedy jejich výstavba za by se zaplatila za jediný rok při ceně 65Eur. Ano, bez započtení provozních nákladů... A to tu s námi budou minimálně do roku 2035, tedy dalších 17.let

Stránka 1 z 15