Donedavno se dokono raspravljalo o električnom pogonu kao obećavajućoj tehnologiji za vojna vozila. Danas se raspravlja o tome kada, a ne da li će se to dogoditi. Neki predviđaju električne flote vozila unutar nadolazećeg desetljeća. Najava ugovora QinetiQ-a s američkim Uredom za mornarička istraživanja o istraživanju i razvoju naše pogonske jedinice za njihovo oklopno izviđačko vozilo, pokazuje sve veću opredijeljenost i interes za ovo područje.

Električni pogon nije novost. Vlakovi ga već odavno koriste, a mnoge tvrtke iz privatnog sektora, uključujući QinetiQ, već godinama uvode inovacije na tom području. No, globalno se tržište električnih pogona brzo mijenja budući da ga nove inovacije čine učinkovitijim, te ga time i širi u nove primjene. Brzi rast potrošačkih električnih vozila pokazao je što je moguće, i pokrenuo je interes za primjenom sličnih tehnologija u sektoru obrane.

Kao rezultat toga, elektrifikacija, uključujući električne pogone, sada je u samome središtu pokreta za preoblikovanje vojnih vozila i načina na koji ih koristimo. Neka vojna vozila su stara i do 30 godina. Bila su dizajnirana za jedno drugo vrijeme, koje je koristilo sada zastarjelu tehnologiju. Oružane snage danas usmjeravaju svoje misli prema sljedećoj generaciji vozila i prema tome kako iskoristiti nove tehnologije za poboljšanje mobilnosti, preživljivosti i automatizacije.

Inovativni umovi promišljaju budućnost u kojoj su vojna vozila neprepoznatljiva. Zastarjeli mehanički sustavi trebali bi biti zamijenjeni fino podešenim, visoko osjetljivim električnim sustavima. Novi će senzori hvatati ogromne količine podataka iz okoliša, dajući timovima detaljne informacije o njihovom okruženju. Umjetna inteligencija će ove podatke pretvarati u uvide i usmjeravati u sustave ranog upozoravanja, čineći operacije sigurnijima i učinkovitijima. To će se sve događati u svijetu koji se polagano odmiče od fosilnih goriva i kreće prema čistoj energiji.

Električni pogoni samo su jedan dio ovog pokreta, ali oni podupiru sve ostalo. Ne treba podcijeniti njihov značaj u široj slici stvari. On se zasniva na dvije ključne točke.

(1) Učinkovitost i ekonomičnost – Električni pogon je učinkovitiji i pouzdaniji od postojećeg mehaničkog pogona te omogućava veći stupanj kontrole i početne brzine (ubrzanja), povećavajući upotrebljivost vozila, uz smanjenje potrošnje goriva. Motori se mogu zamijeniti izvorima električne energije, a fiksne mehaničke spojnice s fleksibilnim kablovima, omogućujući time vozilima da budu dizajnirana temeljem željene uporabljivosti, umjesto inženjerske uvjetovanosti.

(2) Otvaranje prostora za tehnologija u nastajanju – Osim izravnog utjecaja, električni pogoni podržavaju i prihvaćanje nove generacije autonomnih/inteligentnih vozila, kroz umogućavanje precizne kontrole. Zamjena motora i mehaničkih pogonskih osovina izvorima električne energije i električnim motorima, omogućuje uspostavu jedinstvenog sustava koji kombinira pogon sa senzorima, kontrolama, ugrađenim računalima, komunikacijskim sredstvima i ciljničkim sustavima. Električni pogon je stoga važan dio šireg pokreta prema povećanoj razini elektrifikacije i autonomnim vozilima.

Budućnost bojnog polja teško je predvidjeti, ali će ona neminovno biti narušena takvom tehnologijom. Vojske se konfiguriraju kako bi mogle izaći na kraj s političkom i tehnološkom nesigurnošću, a to potencijalno uključuje i veću ulogu robota, dronova, te vozila s određenim stupnjem autonomije. I Sjedinjene Američke Države i Velika Britanija kreću se prema izgradnji vrlo fleksibilnih snaga sposobnih djelovati u različitim okruženjima širom svijeta. Moderniziranje oklopnih vozila u podršci takvoj novoj paradigmi presudni je dio te strategije.

Oklopna vozila trebaju modernizaciju

Podvozje klasičnog 8*8 vozila

Trenutni dizajni oklopnih vozila nailaze na nekoliko problema. Prvo, kako oružje postaje sve razornije potreban je i sve veći oklop, ali to povećava težinu vozila iznad konstrukcijskih granica, što vozila čini tromima. Nadalje, ona imaju svojstvenu slabu točku; mehanička osovina koja pokreće kotače mora se nesmetano kretati uzdužno bazi vozila, ograničavajući razinu zaštite koju pruža oklop podvozja. Eksplozije odozdo mogu pretvoriti pogonski sklop u skup projektila i raspršiti ih kroz ostatak vozila. Bombe postavljane kraj ceste i improvizirane ekspolozivne naprave (IED) bile su odgovorne za 63 posto smrti među koalicijskim snagama u Iraku i 66 posto u Afganistanu.

Kao drugo, ona su i slabo prilagođena tehnologijama Četvrte industrijske revolucije (4IR), koje oružane snage nastoje primijeniti, a još su i manje sposobna postati autonomnima. Povećanje broja senzora značit će i dodavanje dodatne potrošnje električne energije u već ionako skučene okvire, a stvarat će i potrebu za komunikacijskim protokolima između mehaničkih i električnih platformi koje nisu stvorene da rade zajedno.

Treće, potreba za fosilnim gorivima predstavlja problem koji će se dugoročno pogoršavati, jer je nafta izložena opskrbnim šokovima i potencijalnim dugoročnim poskupljenjima zbog geopolitičke neizvjesnosti i okolišnih troškova, dok istovremeno brzo napreduje razvoj čistih izvora energije. Prijevoz ugljikovodičnih goriva je skup, on povećava logistički teret i stvara očite točke za izvođenje napada. Vojska – čiji je posao zaštititi ljude od globalnih prijetnji – mora dati svoj obol u obuzdavanju prijetnje globalnog zagrijavanja. To je poticaj da se smanje količine goriva koje treba prevesti na bojište i, dugoročno, da se prijeđe na obnovljiva goriva ili električno punjenje.

Električno pogonsko rješenje za oklopna vozila

Ovi se problemi mogu riješiti novom generacijom vozila s električnim pogonom u središtu njihovog dizajna. Ova promjena pruža četiri posebne mogućnosti koje svi koji istražuju ili naručuju nove dizajne vozila moraju uzeti u obzir:

1. Trošak i ekonomičnost utroška goriva

Električni pogon može se pogoniti manjim, lakšim i energetski učinkovitijim izvorima napajanja, što kablovima dovode energiju u motore koji se mogu smjestiti u same kotače. Još 2003. godine, QinetiQ je sudjelovao u programu Ministarstva obrane koji je pokazao 10-15 posto uštede goriva putem električnog pogonskog sustava, i 91 posto brže vrijeme ubrzanja u usporedbi s ekvivalentnim vozilima mehaničkog pogona; od tada su učinjeni značajni pomaci.

2. Preživljavanje

Zamjena teških mehaničkih sustava lakšim električnim sustavima čini vozila okretnijima i omogućuje bolju raspodjelu oklopa. Izvor električne energije omogućuje tihi rad, čineći vozila manje primjetnima. Značajno je da električni pogon uklanja mehaničku pogonsku osovinu s donje strane borbenog vozila na kotačima, omogućavajući uporabu dizajerskih rješenja koja nude veće razine zaštite od eksploziva.

3. Mobilnost i sposobnost manevriranja

Električni pogon može učiniti vojna vozila bržima, a vozilima s pogonom na samim kotačima može se i lakše manevrirati, budući da se svakim kotačem može upravljati zasebno, po pitanju vuče, kao i po pitanju smjera okretanja.

U mehaničkom pogonu gorivo sagorijeva za pokretanje pogonskih klipova koji su spojeni sa radilicom, stvarajući obrtni moment i snagu. To ubrzava i pokreće vozilo, uzimajući ipak malo vremena. Kod hibridnog električnog pogonskog sustava, jednom kada se pokaže potreba za kretanjem, struja teče kroz motor koji gotovo trenutno stvara okretni moment. Zbog toga električni automobili brzo kreću iz mirovanja, a isti se princip može koristiti i za oklopna vozila. Naravno, oklopna vozila teža su od automobila, tako da vojni sustavi moraju biti snažniji (QinetiQ-ovi sustavi električnih pogona, na 20 kilonjutn metara, imaju oko deset puta veći raspoloživi okretni moment od nekih najboljih električnih automobila za široku potrošnju).

4. Korak prema pametnijim vozilima

Današnja borbena vozila koriste motor s unutarnjim sagorijevanjem za pogon, jednako kao i za proizvodnju energije za električne sustave, poput sve složenijih mreža senzora i elektronike. Ako i za pogon koristimo izvor električne energije, tada isti izvor može napajati i elektroničke uređaje koji predstavljaju budućnost inteligentne mobilnosti. Budući da se računala prirodno bolje povezuju s električnim nego mehaničkim sustavima, ovo će pomoći uvođenju doista inteligentnih vozila koja mogu sama procijeniti situaciju i u skladu s tim reagirati preciznim kretanjem.

Električni pogon omogućava preciznu kontrolu brzine i smjera, s kojom se računalni sustavi dobro nose. Iako električni pogon sam po sebi ne čini vozila inteligentnijima, on bitno olakšava integraciju inteligentnih tehnologija i sustava. To pobuđuje očekivanje da će buduća borbena vozila imati mogućnost biti besposadna, ako već ne i potpuno autonomna.

Proizvodnja električne energije koja je potrebna za pogonski sustav također bi mogla napajati i vanjske električne sustave kojih ima mnogo u borbenim zonama, kao što su oni u funkciji borbenih stožera. Tako bi, recimo, tenk u izvanrednoj situaciji lako mogao postati izvorom energije za bolnicu, izbjeglički kamp ili mali grad.

Iskorištavanje prilike

Prilika je velika, a industrije potrebne za ovu promjenu pripremaju se da je podrže. Visiongain predviđa do 2027. godine tržište vrijedno 160 milijardi USD za raznolika oklopna vozila, od kojih bi mnoga mogla koristiti električni pogon. No, ovo su samo vojna vozila, dok se takva vrsta pogona može primijeniti i u drugim teškim vozilima, kao što su ona u rudarstvu, građevini i poljoprivredi.

Velika Britanija je tu dobro pozicionirana za preuzimanje vodstva. Intenzivno ulaže u tehnologije skladištenja električne energije i u pogonske tehnologije, a u QinetiQ-u ima vodeću svjetsku tehnologiju električnog pogona. Velika Britanija također vodi i u razvoju komplementarnih tehnologija, poput senzora, umjetne inteligencije, baterija i gorivih ćelija. Proizvođači originalnih oklopnih vozila i državni laboratoriji širom svijeta trebali bi proaktivno surađivati ​​s industrijom Velike Britanije.

Električni pogon, donedavno tek san za sektor obrane, odjednom je postao nužna potreba. Tehnologija tu brzo napreduje, a prednosti su prepoznate. Inovacije privatnog sektora brzo napreduju na ovom polju; i globalna obrambena industrija mora se aktivno angažirati kako bi si osigurala koristi od ovog napretka, na način koji stvara fleksibilna, sigurna, inteligentna vozila nove generacije, prikladna za suočavanje s neizvjesnom budućnošću.

Što je to “električni pogon”?

U motoru s unutarnjim sagorijevanjem gorivo stvara mehaničku energiju koja se prenosi na pogonsku osovinu kako bi se okretali kotači, ili na gusjenice u slučaju takvih borbenih vozila.

Koncept izraelske tvrtke REE – svi elementi vozila integrirani u kotače

Električni pogon koristi elektromotor za pokretanje vozila, koji može biti smješten u samim kotačima ili blizu njih. Ove motore još uvijek pokreće izvor energije – koji može biti dizelski motor koji pokreće generator, napaja akumulator ili gorive ćelije – ali taj izvor stvara električnu energiju koju se onda putem kabela može prenijeti na elektromotor. To znači da se takav izvor energije i generator mogu nalaziti bilo gdje u vozilu. Neposredne prednosti su veća učinkovitost pogonskog sklopa, poboljšana pokretljivost, smanjena veličina i težina, brže kretanje iz mirovanja i povećana fleksibilnost dizajna, budući da se izvor energije i kabele može razmjestiti po volji.

Dugoročno gledano, ovo je dio šireg kretanja prema elektrifikaciji, koje će igrati važnu ulogu u integriranju inteligentnih sustava te konačno i stvaranju autonomnih vozila.

*Ovaj članak napisali su dr. David Moore i prof. John Mackey, stručnjaci za električne pogone i podvozja, te ga 4. listopada 2019. godine objavili na internetskim stranicama britanskog poduzeća QinetiQ (https://www.qinetiq.com/). Riječ je o dijelu negdašnje Agencije za obrambene ocjene i istraživanja (Defence Evaluation and Research Agency – DERA), kojeg je britansko Ministarstvo obrane 2002. godine pretvorilo u javno-privatno partnerstvo s privatnim ulogom američkog investicijskog fonda Carlyle Group. Original teksta dostupan je na internetskoj adresi: https://www.qinetiq.com/insights/how-electric-propulsion-will-shape-the-next-generation-of-military-vehicles