Боевая машина устройство электрооборудования

Библиографическая ссылка на статью:
Гумелёв В.Ю., Пархоменко А.В. Система электрооборудования БМД-2 // Современная техника и технологии. 2013. № 5 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2013/05/1790 (дата обращения: 11.09.2020).

Боевая машина десанта БМД-2 является основной боевой машиной Воздушно-десантных войск РФ. Боеготовность машины во многом определяется работой ее электрооборудования.

Электрооборудование (ЭО) боевой машины представляет собой сложный комплекс различных электротехнических и электронных устройств – электрических машин, приборов и систем, в принципиальных схемах и конструкциях которых учитываются особенности боевого применения, эксплуатации и условия работы машины и экипажа. От надежной работы электрооборудования в значительной степени зависит эффективность использования машины в бою.

Боевая машина десанта БМД-2 включает в себя корпус машины и башню с вооружением. В корпусе размещены силовая установка, агрегаты трансмиссии и ходовая часть. Башня является неотъемлемой частью боевого отделения машины. Функциональная схема системы электрооборудования БМД-2 представлена согласно рисунку 1. Источники электрической энергии объединены в систему электроснабжения машины.

Рисунок 1 – Функциональная схема системы электрооборудования БМД-2

Система электроснабжения (СЭС) предназначена для питания электрической энергией всех приёмников (потребителей) электрической энергии боевой машины. Она состоит из параллельно соединённых между собой проводами и аппаратурой бортовой сети машины аккумуляторной батареи и генераторной установки. СЭС предназначена для производства, преобразования, распределения и передачи электроэнергии с заданными параметрами приемникам (потребителям) объекта.

Источники электроэнергии СЭС подразделяются на основной и вспомогательный. К основному источнику относятся генератор со своей регулирующей аппаратурой, называемые генераторной установкой. К вспомогательному – аккумуляторная батарея, являющаяся также резервным источником электроэнергии.

Генераторная установка БМД-2 включает в себя генератор постоянного тока, регулятор напряжения (РН) и автомат обратного тока (АОТ), конструктивно выполненный в виде дифференциально-минимального реле (ДМР). Они соединенные между собой электропроводами. Функциональная схема генераторной установки представлена в соответствии с рисунком 2. Принципиальная электрическая схема системы электроснабжения БМД-2 представлена в соответствии с рисунком 3.

Регулятор напряжения необходим для поддержания напряжения генератора в заданных пределах. Дифференциально-минимальное реле защищает генератор от выхода из строя под воздействием обратного тока (тока аккумуляторной батареи) в случае, если напряжение генератора меньше, чем аккумуляторной батареи.

Рисунок 2 – Функциональная схема генераторной установки БМД-2

РН – регулятор напряжения; ДМР – дифферинциально-минимальное реле

Рисунок 3 – Принципиальная электрическая схема системы

Система электростартерного пуска предназначена для проворачивания коленчатого вала двигателя с частотой, превышающей минимальную пусковую частоту. К данной системе относятся: стартер, реле включения стартера и реле блокировки стартера (по одному из этих реле в каждом реле регуляторе), выключатель стартера, исполненный в виде кнопки.

Для улучшения пуска дизеля при низких температурах предназначены электрофакельное устройство и предпусковой подогреватель.

Система освещения обеспечивает освещение местности перед машиной в тёмное время суток и в условиях недостаточной видимости, а также необходимые условия для работы экипажа ночью и днем. В систему входят световые приборы (фары и плафоны), переключатели, выключатели, розетки. К приборам наружного освещения относятся фары. Совместно с фарами работают приборы ночного видения. К приборам внутреннего освещения относятся плафоны и фонари, установленные внутри корпуса машины.

Система звуковой сигнализации предназначена для подачи предупредительных сигналов из машины или для сигнализации экипажам, находящимся в машинах, а также для вызова экипажей. В систему звуковой сигнализации входят: сигнал звуковой и выключатель звуковых сигналов.

Система обеспечения обитаемости предназначена для подачи чистого воздуха от ФВУ к органам дыхания личного состава экипажа при ведении огня.

Система защиты от оружия массового поражения коллективного типа, предназначена для защиты боевого расчета и оборудования внутри машины от воздействия ударной волны и светового излучения ядерного взрыва, от воздействия радиоактивных, отравляющих и бактериальных средств.

Система противопожарного оборудования предназначена для тушения пожара в отделении силовой установки в автоматическом режиме по сигналу датчиков.

Контрольно-измерительные приборы предназначены для контроля и диагностирования состояния электрооборудования, двигателя и агрегатов трансмиссии, наличия топлива, характеристики движения машины. Они делятся на измерители (температуры, уровня топлива и т.п.) и сигнализаторы предельного состояния (перегрева охлаждающей жидкости, падения давления масла в системе смазывания двигателя и т.п.).

Средства связи. Для обеспечения внешней связи служат радиоприемник и радиостанция, для обеспечения внутренней связи – аппаратура внутренней связи и коммутации со шлемофонами.

Электропривод применяется в предпусковом подогревателе двигателя и водооткачивающем насосе, установленном в корпусе машины.

Электрооборудование башни с вооружением подразделяется на приемники электроэнергии, вспомогательное оборудование и электрическую сеть. Конечные выключатели блокировки электрооборудования башни и вооружения размещены в верхних люках обитаемых отделений машины.

Бортовая электрическая сеть предназначена для соединения источников и приемников (потребителей) электрической энергии на машине. Она включает в себя электрические сети шасси и машины. Бортовая сеть состоит из проводов, соединительных разъемов, распределительных щитков и соединительных панелей, коммутационной и защитной аппаратуры, средств подавления радиопомех, вращающегося контактного устройства.

На БМД-2 применена однопроводная схема соединения источников и приемников (потребителей) – отрицательные выводы источников электроэнергии и отрицательные выводы приёмников электроэнергии соединены с корпусом машины (рисунок 4).

GВ – аккумуляторная батарея; G – генератор; S1 – автомат защиты цепи (АЗС); S2, S3 – выключатели (S3 – кнопка); F1-F3 – предохранители плавкие

Рисунок 4 – Принципиальная электрическая схема однопроводной системы распределения электрической энергии

При такой схеме соединения приборов электрооборудования вторым проводом, предназначенным для соединения минусовых выводов источников и приемников (потребителей), служат металлические части корпуса и башни машины. Поэтому необходимо более внимательное отношение к изоляции проводов и к присоединению приборов к корпусу и башне. Ослабления электрических соединений источников питания и приемников (потребителей) электрической энергии приводят к увеличению переходных сопротивлений, нестабильной работе приемников (потребителей) и резкому повышению уровня радиопомех. При касании оголенного провода или провода с дефектами изоляции, находящегося под напряжением, к металлическим деталям машины происходит короткое замыкание, которое может привести не только к выходу из строя части электрооборудования машины, но и может явиться причиной пожара.

Потребители (приемники) электрической энергии, установленные в корпусе машины (за исключением системы электростартерного пуска), для защиты от перегрузок подключены к источникам электрической энергии машины через распределительные щиты с плавкими предохранителями и автоматы защиты. Распределительный щиток (РЩ) машины, в котором размещены плавкие предохранители для защиты источников и потребителей от коротких замыканий и перегрузок, представлен согласно рисунку 5.

Потребители электрической энергии башни подключены к источникам электрической энергии при помощи вращающегося контактного устройства (ВКУ) через коробку защиты КР-25 с автоматами защиты или плавкие предохранители
блока управления и коммутации БУ-25-2С.

Блок БУ-25-2С предназначен для управления огнем из спаренной установки и приборами электрооборудования башни, а также защиты электрических цепей боевого отделения.

Рисунок 5 – Распределительный щиток БМД-2, установленный в отделении управления на правом борту

Личный состав экипажа боевой машины БМД-2 должен четко знать структуру электрооборудования машины и особенно четко усвоить, какие цепи электрооборудования защищают те или иные предохранители или автоматы защиты и где они расположены. Эти знания, закрепленные стойкими практическими навыками, позволят поддерживать боеспособность машин на необходимом уровне.

Электрические трансмиссии для современных боевых машин

По сообщению сайта rosinform.ru, специалисты «Военно-промышленной компании» завершили разработку и испытания колесной машины на базе БТР-90 «Росток» в рамках выполнения НИР (шифр «Крымск»). Новинка использует гибридную энергоустановку и электротрансмиссию.

Конечно, стоит порадоваться успеху российских разработчиков. Однако стоит отметить, что проекты подобных машин с гибридным электрическим приводом уже создавались в западных странах, причем, некоторые из них появились более десяти лет назад.

Можно упомянуть машину с колесной формулой 8х8, которая использовала перспективный гибридный электропривод (AHED), бронированную пушечную систему Thunderbolt компании United Defense с гибридным электрическим приводом, боевую машину разведки, наблюдения и целеуказания (RST-V), англо-американскую программу по разведывательной машине будущего FSCS/TRACER и некоторые другие.

Практическое применение

Электрические приводы будут использовать и в гражданских, и в военных машинах. Технология электрического привода на колеса, которая, к примеру, позволяет сделать днище машины плоским и сплошным, обеспечивает явное конструкционное преимущество. Данная технология уже доказала свою эффективность и надежность при ежедневной эксплуатации. Намерения военных, в первую очередь, заключаются в переводе данной технологии на опытные образцы для использования в крупномасштабных программах. Таким образом, в американской программе – боевой системе будущего (FCS) – дизель-электрический комбинированный привод стал основной формой привода, превратившись в важнейшую конфигурацию всего семейства машин. В настоящий момент близкие к серийным опытные образцы машин, оснащенные электрическими приводами, проходят стадию испытаний.

Основная причина использования технологии электрического привода в военной технике – новые боевые характеристики и качества, которые могут быть достигнуты лишь подобным образом. В первую очередь, это касается надежности машины, ее защиты и тылового обеспечения. Это ключ для нового базового производства колесных машин.

При использовании данной технологии возможно создание модуля привода колеса, в котором электродвигатель полностью вмонтирован в его ступицу. Подвеска, привод, рулевое управление и амортизатор войдут в состав компактного стандартизированного модуля ходовой части. Тормоза также будут электрическими, в качестве дополнительного механического тормоза будет работать только стояночный тормоз.

Машина, использующая перспективный гибридный привод (AHED)

Машина с перспективным гибридным электрическим приводом (AHED) и колесной формулой 8х8 компании General Dynamics Land Systems (GDLS) может выступить в качестве актуального примера подобной техники. Впервые ее показали публике в 2002 году на ежегодной выставке AUSA в Вашингтоне.

Эта машина была оборудована электроприводом в ступице колеса фирмы Magnet-Motor GmbH (по заказу GDLS). На ней устанавливается дизель-генератор и аккумуляторные батареи. Приводы колеса компании ММ входят в состав колесного модуля, который установлен на все ведущие колеса. Первичную мощность вырабатывает генератор мощностью 200 кВт, который напрямую соединен с дизельным двигателем при помощи фланца. Дополнительные 200 кВт мощности обеспечиваются высокоэффективной аккумуляторной батареей. Таким образом, суммарная мощность привода составляет около 400 кВт. Для подзарядки аккумуляторов в процессе движения используется энергия торможения, а также избыточная первичная мощность. Данная комбинированная конфигурация обеспечивает дополнительные преимущества, в числе которых бесшумное наблюдение, управление и связь (silent watch), а также бесшумное движение (stealth mode). Кроме того, во внутренней части машины отсутствуют компоненты системы привода, а также «двойное дно» для размещения его механических деталей. По сравнению с моделями с традиционным приводом силуэт стал существенно ниже.

В колесных модулях присутствует гибкая «пуповина», которая обеспечивает все электрические функции сенсорного и мощностного трубопровода, а также подает охлаждающие средства.

Также стоит упомянуть элементы мощностной электроники, которые обеспечивают машину электрической энергией и объединяют высокоэффективные аккумуляторы в систему. Они расположены в передней части машины, несколько «приподнимая» ее.

Боевая машина разведки, целеуказания и наблюдения (RST-V)

Еще одним заказом компании GDLS, реализованным компанией Magnet-Motor, стала электрическая система комбинированного привода, которая использовалась в четырех опытных образцах боевой машины разведки, целеуказания и наблюдения (RST-V). Они были построены по заказу морской пехоты США и Управления перспективного планирования МО (DARPA). В составе системы приводов также присутствуют ступичные приводы колес и питание от дизель-генератора и аккумуляторов. Использование электрических колесных модулей дало возможность установить на машину специальную подвижную и складную подвеску колеса, чтобы изменять ее клиренс. Кроме того, у машины высоко поднятое днище между задними и передними колесами. Это позволяет поместить ее в самолет Osprey V 22. Общая мощность привода составляет 210 кВт (110 кВт дизель-генератор и 100 кВт аккумуляторы), что позволяет 3.8-тонной машине разгоняться до 120 км/ч и преодолевать подъемы до 60%.

Опытные образцы машины прошли ряд успешных испытаний, подтвердивших соответствие характеристикам. В настоящее время ведутся работы над первой небольшой партией, которые предусматривают дальнейшее интенсивное тестирование.

Стоит отметить, что у всех приводов компании Magnet-Motor отсутствуют изнашиваемые части, а также есть минимум подвижных частей. Они практически не требуют технического обслуживания, обладают высокой надежностью, и, как следствие, требуют небольших расходов в процессе эксплуатации. Кроме того, в процессе разработки механизмов и электроники учитывалась необходимость сокращения расходов на персонал и обслуживание устройств и материалов, что улучшило материально-техническое обеспечение. На практике использование полностью автоматического и высокоэффективного привода разгружает водителя. Включение передач электрическое, а не механическое, колеса машины управляются порознь, что обеспечивает лучший разгон.

Даже ранние опытные образцы от компании Magnet-Motor могли обеспечивать электрической энергией из сети привода машины различные внешние потребители, к примеру, элементы освещения и разные механизмы. У обеих разработанных для GDLS систем приводов есть электронные элементы, которые напрямую встроены в электрическую систему привода. С их помощью можно подключить к электроснабжению командные пункты, радиолокационные установки, инженерные машины и т.д. Также электрическую сеть приводов можно использовать в качестве электрической системы первичного обеспечения для электрических боевых систем будущего, к примеру, электрических пушек, комбинированных пушек, лазерного и микроволнового оружия.

Thunderbolt – бронированная пушечная система

Бронированную пушечную систему Thunderbolt разработали в сентябре 2003 года. Это модернизированная бронированная пушечная система М8 в составе 120-мм танковой пушки ХМ291 (вместо 105-мм пушки М35). Основное достоинство системы – экономия пространства за счет использования гибридного электропривода. В передней части корпуса появились два тяговых двигателя, а в одном из спонсонов – дизельный двигатель мощностью 300 л.с. Это освободило пространство, в котором раньше размещался 580-сильный дизельный силовой блок и бортовые передачи. Сейчас в нем могут разместиться четыре человека или дополнительный боекомплект. Разница в мощности компенсируется энергией блока из 24 свинцовых аккумуляторов.

В процессе разработки использовался демонстрационный макет ТТD – основное средство разработки привода HED. Использование дизельного двигателя John Deere (250 л.с. 187 кВт) и блока из 40 свинцовых аккумуляторных батарей (187 кВт) снизило расход топлива на 89% по сравнению со стандартным БТР М113А3, который оснащается двигателем Detroit Diesel (275 л.с.) и гидродинамической трансмиссией Х2000-4А компании Allison, при движении по пересеченной местности с изменениями высоты и дорогам.

Правда, отчасти это улучшение напрямую связано только с заменой двигателя, так как у силового агрегата Detroit Diesel довольно высокий удельный расход топлива.

Электрические трансмиссии приводных систем компании United Defense – это классические представители двухстороннего типа с двумя параллельными схемами, которые передают ток от генератора с приводом от двигателя машины к отдельным исполнительным двигателям для каждой гусеницы. Подобные двухсторонние системы использовались в других гусеничных машинах с электрическими приводами. Правда, если в трансмиссиях United Defense использовались асинхронные двигатели, то в них – электродвигатели с постоянным магнитом, которые были разработаны позднее.

Системы FCS-T и FCS-W с гибридным электрическим приводом

Также компания United Defense представила еще две платформы для боевых систем будущего. Первая, с обозначением FCS-T (гусеничная) – это платформа, изначально разработанная компанией UDLPдля консорциума Lancer в качестве возможной платформы, размещаемой в самолетах С-130, для свернутой в настоящий момент англо-американской программы разведывательной машины будущего FSCS/TRACER.

Платформа FCS-T использует гибридную систему с тремя режимами: гибридный, только от аккумуляторов и только от двигателя. При работе от аккумуляторов (маскировочный, бесшумный режим) машина может проехать около четырех километров, питаясь от блока литиевых аккумуляторов (167 кВт) при напряжении 600 вольт. Также этот режим используется, чтобы обеспечить длительное (до 6 часов при 2.5 кВт) бесшумное наблюдение, когда экипаж использует лишь электронные приборы обнаружения.

CERV – дизель-электрический гибридный автомобиль

Автомобиль для скрытного передвижения с увеличенной дальностью CERV – это легкая, дизель-электрическая машина с максимальной скоростью в 130 км/ч. Основное предназначение – проведение спецопераций поддержки, рекогносцировки и целеуказания. Главным достоинством машины является бесшумное движение и экологичность. В разработке автомобиля участвовала калифорнийская компания Quantum Fuel Systems Technologies Worldwide.

Полноприводную машину приводит в движение дизель-электрическая гибридная силовая установка Quantum Q-Force в составе 1.4-литрового дизельного двигателя, работающего в паре с 75 кВт генератором и литиево-ионными аккумуляторами. Она питает электрический двигатель постоянного тока (100 кВт). Уникальный легкий корпус, разработанный Quantum, снизил вес автомобиля до 2267 килограмм. В задней части автомобиля находится большая грузовая платформа.

В рамках работ над автомобилем было построено шесть прототипов. Данный автомобиль обладает крутящим моментом в 6800 Нм, что позволяет преодолевать водные преграды до 0.8 метра, а также подъемы до 60%.

Использование гибридной трансмиссии Q-Force снижает расход топлива на 25% по сравнению с обычными машинами такого же веса и размера, а также существенно снижает тепловую заметность и выбросы углекислого газа.

При разработке CERV использовались новейшие технологии, которые улучшили производительность батарей, и, соответственно, повысили дальность.

Инженерная машина L-ATV компании Oshkosh Defense

По словам представителей компании Oshkosh Defense, их новая разработка уверенно доминирует в классе легких боевых инженерных машин, сочетая проверенные технологии и передовые системы защиты экипажа. Вполне возможно, что эта машина станет заменой для устаревшего колесного броневика Humvee.

При разработке модели использовался опыт, полученный в ходе столкновений Афганистана и Ирака. Машина L-ATV призвана обеспечить высокую мобильность и защиту на уровне MRAP.

Бронеавтомобиль использует интеллектуальную, независимую подвеску нового поколения Oshkosh TAK-4i, которая обладает увеличенным на 505 мм ходом, что повышает эффективность при движении по неустойчивым покрытиям. В запатентованной технологии ТАК-4 используются 20-дюймовые колеса с независимым управлением.

Также стоит отметить, инновационную, гибридную дизель-электрическую силовую установку Propulse, которая дает дополнительные 70 кВт мощности при движении машины, а также обеспечивает энергией для инженерных нужд при остановке. Энергия от дизель-генератора подается на 4 электрических двигателя для каждого ведущего колеса. Кроме того, силовая установка улучшила топливную эффективность и мощность, дала возможность практически бесшумно передвигаться на коротких дистанциях.

Предусмотрена возможность пакетного оснащения броней. Бронирование можно изменять в зависимости от поставленных задач. В днище автомобиля установлена специальная защита от осколков и взрывной волны противопехотных мин.

Улучшение живучести

Стоит отметить, что американские машины пока не используют еще одно преимущество электрического привода, а именно использование некоторых небольших дизельных двигателей с генераторами в качестве поставщиков мощности. Это значительно повышает живучесть – машина не теряет подвижность при повреждениях и все еще может вернуться обратно, избегая потери мобильности. Кроме того, это дает возможность глобального использования стандартных современных дизельных двигателей. Унифицированная конструкция позволит легко реагировать на модернизацию машин.

Полезный объем машины увеличивается, в сравнении с механическим приводом. Кроме того, снижение веса позволяет без проблем транспортировать ее по воздуху.

Как мы можем видеть, в западных странах создавались не просто макеты, а вполне готовые платформы с гибридным электрическим приводом.