Wszystkie wpisy, których autorem jest Militarium

APG – polskie autonomiczne podwozie gąsienicowe z napędem hybrydowym

Prace nad eksperymentalnym spalinowo-elektrycznym hybrydowym systemem napędowym dla ciężkich pojazdów gąsienicowych rozpoczęto w Polsce w 2008 r. Projekt badawczo-rozwojowy nr O R00 0048 05 pod nazwą “?”, dofinansowany przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego, był realizowany w latach 2008-2011, przez konsorcjum w składzie Politechnika Śląska, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Centrum Produkcji Wojskowej Huty Stalowa Wola S.A. i Wasko S.A. Do opracowania demonstratora wybrano podwozie samobieżnej haubicy 2S1, oryginalnie z silnikiem JAMZ–238W oraz mechanicznym układem napędowym, produkowanej na licencji w Hucie Stalowa Wola. Pojazd otrzymał nazwę APG (Autonomiczne Podwozie Gąsienicowe).

Po opracowaniu koncepcji napędu dokonano przebudowy jednego z seryjnych podwozi. Zaplanowano, wykonano i przebadano spalinowo-elektryczny napęd hybrydowy zawierający silnik wysokoprężny oraz silniki elektryczne z magnesami trwałymi. W pojeździe zastosowano także zawieszenie z elementami o zmiennej charakterystyce tłumienia i nowy układ napinania gąsienic. Instalacja elektryczna pojazdu została zintegrowana za pomocą szyny CAN-BUS. Efektem końcowym projektu był demonstrator technologii pojazdu, w którym zintegrowano poszczególne układy i podzespoły, a także modele pojazdów rozwojowych.

Masa APG wynosiła 16 ton, możliwe było zwiększenie dopuszczalnej masy całkowitej pojazdu do 23 ton. Pojazd został wyposażony w wysokoprężny silnik spalinowy o mocy 220 kW (300 KM) z przekładnią elektromechaniczną. Zasilanie zapewniała baterią akumulatorów, a także dodatkowy, wykonany dla badanego pojazdu, agregat prądotwórczy o mocy chwilowej 145 kW (197 KM). Sumaryczna ciągła moc układu napędowego wynosi 310 kW (421 KM), natomiast moc chwilowa – 470 kW (640 KM). Współczynniki mocy jednostkowej wynosiły odpowiednio 19,3 kW/t i 29,3 kW/t. Układ napędowy zapewniał bezstopniową regulację skrętu pojazdu i możliwość jego obrotu w miejscu, za pomocą przeciwbieżnego ruchu gąsienic.

APG Hybrydowy 1

Widok ogólny pojazdu APG.

Pojazd posiadał możliwość sterowania załogowego, a także układy kierowania zdalnego i sterowania autonomicznego. Pojazd mógł być sterowany przez załogę z wnętrza, zdalnie lub autonomicznie – w dwóch ostatnich przypadkach z wykorzystaniem zestawu kamer oraz odbiornika GPS i lidaru. System sterowania pozwalał w autonomicznym trybie bezzałogowym jazdę po zaprogramowanej trasie z możliwością bezprzewodowej interwencji operatora w każdej chwili. Dla potrzeb badanego pojazdu wykonano pulpit zdalnego sterowania, składający się ze stacji roboczej i urządzenia nadawczego.

Układ napędowy i sterowania APG pozwalał na realizację kilku trybów jazdy w zależności od wariantu połączenia podzespołów napędu:

1. Jazda z małą prędkością z użyciem silników elektrycznych – układ szeregowy.

2. Jazda z dużą prędkością z użyciem silnika spalinowego – układ równoległy.

3. Jazda z dużą prędkością z użyciem silnika spalinowego i silnków elektrycznych – układ równoległy.

4. Hamowanie lub zjazd z odzyskiwaniem energii.

5. Praca na postoju jako agregat prądotwórczy.

Chwilowa prędkość maksymalna pojazdu z użyciem równoległego układu napędu spalinowo-elektrycznego wynosiła 75 km/h. Przyspieszenie od 0 km/h do 32 km/h trwało 5 sekund.

APG Hybrydowy 2

APG w czasie dynamicznej jazdy.

Ponadto w Wojskowym Instytucie Technicznym Uzbrojenia opracowano analizę możliwości wykorzystania elektromechanicznego układu napędowego do pojazdu gąsienicowego (analiza dotyczyła podwozia 2S1/MT-LB). Projekt elektromechanicznego układu napędowego dla pojazdu gąsienicowego zakładał m.in., że dynamika napędu pojazdu z elektromechanicznym układem napędowym powinna być co najmniej takie same, jak w pojeździe z dotychczasowym układem napędowym, w pracach zostaną wykorzystane dostępne na rynku elementy napędu elektrycznego, przeznaczone np. do napędu innych pojazdów, np. trolejbusów, tramwajów oraz dostępny silnik spalinowy. Silniki montowane w napędach o regulowanej prędkości obrotowej, powinny cechować się wysoką sprawnością, dużą odpornością na przeciążenia, wysokim momentem obrotowym oraz szerokim zakresem regulacji prędkości obrotowej. Analiza wykazała, że wymagania te spełniają silniki synchroniczne z magnesami trwałymi, zaprojektowane do pracy z dwustrefową regulacją prędkości obrotowej.

Wymagane osiągi trakcyjne podwozia, takie jak np. przyspieszenie do zadanej prędkości, prędkość maksymalna w określonym terenie i warunkach atmosferycznych oraz przy masie pojazdu,  Dlatego punktem wyjścia do doboru silników elektrycznych elektromechanicznego układu napędowego stały się parametry konstrukcyjne zespołów pojazdu gąsienicowego MT-LB, takie jak np. charakterystyka momentu obrotowego w funkcji prędkości obrotowej wału korbowego silnika JAMZ–238W, przełożenia układu napędowego i jego sprawność.

W ramach projektu koncepcyjnego przeanalizowano kilka wariantów elektromechanicznego układ napędowego.

Wariant I Wariant II Wariant III Wariant IV
Dwa napędowe silniki elektryczne (lewy i prawy) podłączone bezpośrednio do kół napędowych pojazdu. Dwa napędowe silniki elektryczne (lewy i prawy) podłączone do istniejących w pojeździe gąsienicowym dwóch przekładni bocznych i układu hamulcowego. Dwa napędowe silniki elektryczne (lewy i prawy) i dwie przekładnie stopniowe za silnikami elektrycznymi podłączone do istniejących w pojeździe gąsienicowym dwóch przekładni bocznych i układu hamulcowego. Jeden napędowy silnik elektryczny, dwa planetarne rzędy sumujące i jeden elektryczny silnik skrętu.

Wariant I charakteryzował się prostotą konstrukcji. Wariant II umożliwiał wykorzystanie silników elektrycznych o mniejszej mocy, ale większej prędkości obrotowej, ale wymagał precyzyjnego sterowania prędkością obrotową wałów napędowych silników elektrycznych przy zmiennych oporach skrętu, w celu zapewnienia wymaganych promieni skrętu. Wariant III pozwalał na wykorzystanie napędowych silników elektrycznych o mniejszej mocy i prędkości obrotowej, jednak wymuszał, podobnie jak w wariancie II, precyzyjne sterowanie prędkością obrotową wałów napędowych silników elektrycznych przy zmiennych oporach skrętu, w celu zapewnienia wymaganych promieni skrętu. Wariant IV wymagał zastosowania dwóch niezależnych silników elektrycznych – silnika elektrycznego napędu powodującego ruch pojazdu i silnika elektrycznego skrętu wraz z planetarnymi rzędami sumującymi pozwalającego na wykonywanie skrętu pojazdu.

Napęd hybrydowy MT-LB 1

Schematy analizowanych wariantów hybrydowego układu napędowego pojazdu gąsienicowego. Rysunek – Wojskowy Instytut Techniki Inżynieryjnej

Po przeanalizowaniu koncepcji pod względem technicznym odrzucono warianty I, II i IV napędu z uwagi na konieczność zastosowania nieprodukowanych seryjnie silników. Według odpowiedzi producentów takie silniki mogłyby być zaprojektowane i wyprodukowane na zamówienie, co było sprzeczne z przyjętym założeniem. Ostatecznie za optymalny uznano, że wariant III. Planowano zastosowanie seryjnych silników HPM150 z systemem chłodzenia zewnętrznego (opcjonalnie układ sterowania DD45-500L silnika elektrycznego HPM150). W tej wersji silniki elektryczne miałyby działać jako jednostki napędowe lub jako generatory (w tym przypadku silnik spalinowy napędza jeden silnik elektryczny – generator, który zasila energią elektryczną drugi silnik elektryczny napędzający pojazd).

Copyright © Redakcja Militarium/Fot. Militarium

Polski czołg podstawowy Goryl-Anders – projekt koncepcyjny

Wstępną koncepcję polskiego czołgu podstawowego kolejnej generacji, po pojazdach T-72M1/T-72S, opracowano w Ośrodku Badawczo-Rozwojowym Urządzeń Mechanicznych (OBRUM) jeszcze w 1988 r. Po przemianach ustrojowych w 1989 r. uzyskano częściowo możliwość pozyskania komponentów zagranicznych i rozpoczęcia współpracy z przedsiębiorstwami zachodnimi. Zasadnicze prace koncepcyjne nad czołgiem podstawowym, nazwanym nieoficjalnie Goryl, przeprowadzono w 1991 r. Czołg miał posiadać wspólne z innymi pojazdami bojowymi, tj. opracowywanym gąsienicowym bojowym wozem piechoty (propozycja BWP-2000) oraz przeciwlotniczym zestawem artyleryjskim Loara-A i rakietowym Loara-R, systemy, np. układy ostrzegania o opromieniowaniu laserem i przeciwdziałania w postaci wyrzutni granatów dymnych, podsystemy modułów kierowania ogniem, układy stabilizacji, systemy nawigacji, przeciwpożarowy i przeciwwybuchowy. Te same rozwiązania konstrukcyjne i technologiczne miały być użyte przy wytwarzaniu pancerzy, konstrukcji kadłubów i układów napędowych. Punktem wyjścia dla projektu Goryl miała być polska linia rozwojowa czołgu T-72M1, tj. pojazdy PT-91 Twardy, a także czołgi PT-94 i PT-97, w których planowano stopniowo zaimplementować nowe rozwiązania konstrukcyjne w zakresie kadłuba, napędu, uzbrojenia i elektroniki wozu.

W trakcie prac koncepcyjnych rozważano możliwość opracowania kilku wersji nowego czołgu. Dwie podstawowe różniły się przede wszystkim uzbrojeniem – w pierwszym wypadku miała to być armata kalibru 120 mm ze zmechanizowanym systemem ładowania oraz zapasem amunicji w niszy wieży lub armata kalibru 125 mm ze zmechanizowanym układem ładowania w przedziale bojowym. W obu przypadkach przewidywano zastosowanie konwencjonalnej załogowej wieży.

Czołg Goryl-Anders 1

Czołg Goryl – wizja z 1992 r.

W 1992 r. rozważano rozpoczęcie ponadresortowego projektu zbrojeniowego, tzw. Strategicznego Programu Rządowego, dotyczącego czołgu Goryl, przewidziano w nim udział kilkudziesięciu przedsiębiorstw krajowych i kilkunastu partnerów zagranicznych, którzy wtedy deklarowali współpracę. Nakłady na prace badawczo-rozwojowe, przedsięwzięcia organizacyjno-inwestycyjne i zakupy kooperacyjne związane z programem miały wynieść około 360 milionów USD według cen z pierwszej połowy lat dziewięćdziesiątych. Przewidywano także, że cena jednostkowa seryjnego czołgu będzie wynosić około 4,6 miliona USD, według ówczesnych danych czołg PT-91 Twardy miał kosztować około 2,5 miliona USD.

Planowano, że produkcja seryjna Goryla rozpocznie się po 10 latach od daty podjęcia decyzji o uruchomieniu Strategicznego Programu Rządowego, tzn. po zakończeniu wytwarzania zmodernizowanych wersji czołgu T-72M/PT-91, tj. około 2005 r. W 1995 r. zmieniono nazwę koncepcyjnego czołgu z Goryl na Anders, choć w oficjalnej dokumentacji OBRUM nazwa Anders nie figurowała.

Czołg Goryl-Anders 2

Słabej jakości zdjęcie makiety czołgu Goryl-Anders.

Ostatecznie nie doszło do uruchomienia programu rządowego, oficjalnie z uwagi na przewidywane wysokie koszty projektu, znaczną cenę jednostkową oraz ryzyko niepowodzenia projektu. Cena jednostkowa Andersa miała być prawie dwukrotnie wyższa od uznawanego wówczas za spełniającego wymagania czołgu PT-91 Twardy. W 1994 r. rozpoczęto jedynie dwa strategiczne projekty rządowe – pierwszy dotyczący śmigłowca uzbrojonego i drugi w zakresie nowoczesnych systemów przeciwlotniczych. Do projektu polskiego czołgu podstawowego powrócono jeszcze kilka lat później, przy okazji koncepcji pojazdu PT-2001.

Czołg podstawowy Goryl według koncepcji z lat 1991-1995 miał mieć klasyczny układ konstrukcyjny z przedziałem kierowania z przodu, bojowym (mieszczącym kosz wieży) w środku oraz napędowym z tyłu. Dwuosobowa wieża z miejscami dowódcy z prawej strony oraz działonowego z lewej. Kadłub spawany z blach pancernych, z przednią płytą wielowarstwową. Wieża spawana z przednim pancerzem wielowarstwowym. Boki i przód kadłuba miały być wzmocnione panelami pancerza pasywnego lub modułami osłony reaktywnej. Układ jezdny miał składać się z sześciu par kół nośnych z zawieszeniem hydropneumatycznym lub na wałkach skrętnych, a dla układu napędowego wybrano dwunastocylindrowy wielopaliwowy silnik wysokoprężny Rolls Royce serii Condor o mocy 1119 kW (1500 KM) z układem przeniesienia napędu Renk ESM 500 sterowanym automatycznie.

Uzbrojenie główne miała stanowić gładkolufowa armata kalibru 120 lub 125 mm z możliwością wystrzeliwania przeciwpancernych pocisków rakietowych, sprzężona z karabinem maszynowym kalibru 7,62 mm oraz wielokalibrowy karabin maszynowy kalibru 12,7 mm w zdalnie sterowanym stanowisku na stropie wieży. System kierowania ogniem składał się z panoramicznego stabilizowanego dzienno-nocnego przyrządu obserwacyjnego dowódcy typu SFIM HL-70 lub Sagem VIGY-40 i dzienno-nocnego stabilizownago celownika działonowego ST72 lub HL-60 – oba z termowizorami – oraz podsystemu czujników i przelicznika balistycznego. System łączności i dowodzenia miał być odporny na zakłócenia, ze zautomatyzowanym kodowaniem i dekodowaniem przesyłanych informacji oraz monitorowaniem stanu pojazdu. Dodatkowym wyposażeniem miał być system nawigacji lokalnej (bezwładnościowej) i satelitarnej oraz układ ochrony załogi przed skutkami broni masowego rażenia, a także system ostrzegania o opromieniowaniu z wyrzutniami granatów dymnych.

Czołg Goryl-Anders 3

Pojazdy wsparcia i pomocnicze na podwoziu czołgu Goryl-Anders.

Planowano też powstanie, w oparciu o podwozie opracowane dla Goryla, kolejnych pojazdów opancerzonych wsparcia bojowego. Miały to być m.in. przeciwlotniczy zestaw rakietowy, przeciwlotniczy zestaw artyleryjski, wóz dowodzenia z systemem radiolokacyjnym, samobieżny niszczyciel czołgów, most czołgowy, maszyna drogowo-inżynieryjna (czołg saperski) i wóz zabezpieczenia technicznego.

Masa bojowa 46-51 ton
Długość całkowita 9760 mm
Szerokość 3890 mm
Wysokość 2460 mm
Prześwit 450-650 mm
Prędkość maksymalna po drodze utwardzonej 70 km/h
Prędkość maksymalna po drodze gruntowej 45 km/h
Zasięg 550 km

Bazując na doświadczeniach z projektu Goryl-Anders, w połowie lat dziewięćdziesiątych przedstawiono koncepcję czołgu nowej generacji z odmiennym układem konstrukcyjnym, tj. z przedziałem silnikowym z przodu i bezzałogową wieżą oraz miejscami dwu- lub trzyosobowej załogi w kadłubie. Projekt nie wyszedł poza stadium koncepcji.

Copyright © Redakcja Militarium/Rys. Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Urządzeń Mechanicznych