CZ 1 POJAZD G SIENICOWY Z NAP DEM HYBRYDOWYM · Porównuj c parametry trakcyjne pojazdów l dowych ... platformie ró nych wersji pojazdów. W literaturze [5] ... pojazdy samochodowe

Szybkobie�ne Pojazdy G�sienicowe (38) nr 3, 2015�

prof. dr hab. in�. Arkadiusz M��YK, dr in�. Wojciech KLEIN – Wydział Mechaniczny Technologiczny, Politechnika �l�ska mgr in�. Krzysztof SKOWRON, in�. Marek Ł. GRABANIA - O�rodek Badawczo-Rozwojowy Urz�dze�Mechanicznych „OBRUM” sp. z o.o.�

Arkadiusz M��YK Wojciech KLEIN Krzysztof SKOWRON Marek Ł. GRABANIA��

POJAZD G�SIENICOWY Z NAP�DEM HYBRYDOWYM CZ�� 1

Streszczenie. W artykule omówiono innowacyjny projekt pojazdu g�sienicowego z nap�dem hybrydowym realizowany przez konsorcjum naukowe. Przedstawiono krótki przegl�d platform l�dowych o podwójnym przeznaczeniu – cywilnym i wojskowym. Pokazano pozycjonowanie omawianego projektu w klasyfikacji pojazdów – platform l�dowych. Omówiono zało�enia projektowe, cel pracy i przyj�t�metodologi� projektowania, w tym fazy jego powstawania i wynik ko�cowy. W podsumowaniu odniesiono si�do opracowanej wersji konstrukcyjnej pojazdu i realizacji praktycznej w postaci demonstratora technologii oraz dalszego rozwoju projektu.

Słowa kluczowe: pojazd l�dowy, l�dowy pojazd g�sienicowy, nap�d hybrydowy, szeregowy nap�d hybrydowy.

1. WPROWADZENIE

Wa�n� cech� pojazdów terenowych – platform l�dowych jest du�a zdolno�� do pokonywania przeszkód terenowych. Porównuj�c parametry trakcyjne pojazdów l�dowych posiadaj�cych podwozia kołowe i g�sienicowe, poza typowymi parametrami technicznymi jak: masa całkowita, no�no��, pr�dko�� w terenie i na drodze utwardzonej oraz mocy na jednostk� masy, te ostatnie charakteryzuj� szczególnie niskie naciski na grunt. Ma to ogromne znaczenie przy poruszaniu – przemieszczaniu si� w terenie podmokłym, powodziowym, w ost�pach le�nych czy w sytuacjach kryzysowych. Cz�sto w trudno dost�pnym terenie s� do zrealizowania działania, których bezpo�rednie wykonanie przez człowieka mo�e powodowa�zagro�enie dla jego zdrowia i �ycia. Dobrym przykładem w tym zakresie jest brytyjska norma obronna, która za podstawowe kryterium [10] zdolno�ci poruszania si� w terenie uznaje naciski układu jezdnego na podwozie, natomiast inne kryteria pełni� rol� pomocnicz�, umo�liwiaj�c� ocen� zdolno�ci pokonywania przeszkód terenowych. W opracowaniach mi�dzynarodowych okre�lane jest poj�cie wysokiej mobilno�ci pojazdu – platformy l�dowej, co znajduje odbicie w dokumencie NATO Mobility Reference Model [1] Istotnym parametrem docenianym przez u�ytkowników przy pojawiaj�cym si�obecnie kryzysie energetycznym jest tak�e maksymalna oszcz�dno�� zu�ycia paliwa. Znajduje to odbicie w coraz to nowszych konstrukcjach układów nap�dowych pojazdów wykorzystuj�cych na przykład nap�dy hybrydowe [2] stosowane coraz powszechniej równie�w samochodach osobowych��Nap�dy te s� szczególnie efektywne podczas jazdy na trasie lub w terenie o zró�nicowanej charakterystyce: przy pokonywaniu wzniesie�, cz�stym zatrzymywaniu, hamowaniu, długich zjazdach itp. Powy�sze przesłanki były istotnymi podczas opracowywania zało�e� do innowacyjnego projektu [4], który uzyskał mo�liwo�� realizacji w ramach pierwszego konkursu Program Bada� Stosowanych finansowanego przez Narodowe Centrum Bada�i Rozwoju w Warszawie.

66 67Arkadiusz M�YK, Wojciech KLEIN, Krzysztof SKOWRON, Marek Ł. GRABANIA�

2. PLATFORMY L�DOWE

Od wielu lat w technice samochodowej konstrukcje s� prowadzone w taki sposób, aby na jednej płycie podłogowej zbudowa� kilka odmian konstrukcyjnych pojazdu kołowego. Dla l�dowych pojazdów niekomercyjnych poszukiwane s� równie� rozwi�zania budowy na jednej platformie ró�nych wersji pojazdów. W literaturze [5] podana jest definicja platformy: platforma - stanowi baz� mechaniczn�, elektryczn�, informatyczn� do aplikacji wyposa�enia specjalnego. Poj�cie to stosowane jest powszechnie i obejmuje szerokie spektrum ró�norodnych konstrukcji pojazdów – platform l�dowych, robotów pola walki i pojazdów specjalnych [5], [6], gdzie – pojazd specjalny, to pojazd konstrukcyjnie i wyposa�eniowo przystosowany do wykonywania okre�lonych prac [7]. Dla bezzałogowych pojazdów l�dowych (BPL) jest stosowana klasyfikacja [8] w trzech kategoriach okre�lonych przez:

− mas� pojazdu, − pr�dko�� poruszania si�, − autonomiczno��.

Podział BPL z uwagi na ich mas� wg klasyfikacji ameryka�skiej [9] przedstawia tablica 1.

Tablica 1. Klasy platform – podział ameryka�ski L.p. Nazwa klasy Przedział masy

[kg] 1 Małe - lekkie 14-180 2 Małe – �rednie 181 - 1125 3 Małe – ci��kie 112 - 9000 4 Ci��kie Ponad 13 500

W warunkach polskich [10] bezzałogowe platformy l�dowe równie� zostały sklasyfikowane w ramach kryterium masy. Podział przedstawiony jest w tablicy 2.

Tablica 1. Klasy platform – podział polski L.p. Nazwa klasy Przedział masy

[kg] 1 Platformy lekkie Poni�ej 400 2 Platformy �rednie Poni�ej 3500 3 Platformy ci��kie Do 10000 4 Platformy bardzo ci��kie Powy�ej 10000

Pod wzgl�dem autonomiczno�ci działa� bezzałogowe pojazdy l�dowe mo�na podzieli� [8] na cztery kategorie.

1. Pojazdy zdalnie sterowane (TGV) – sterowanie takimi pojazdami odbywa si� przez oddalonego od pojazdu teleoperatora wyposa�onego w czujniki i urz�dzenia do nawigacji; operator steruje wszystkimi operacjami.

2. Pojazdy półautonomiczne (SAP/F) – działaj� w sposób samodzielny, wcze�niej zaprogramowany, wyposa�one s� w rozbudowany system nawigacji.

3. Pojazdy wewn�trznie autonomiczne (Platform Centric – AGV, PC - AGV) – gwarantuj� wykonanie kompletnego zadania lub misji, prawdopodobnie zbieraj�c informacje równie� ze ródeł innych ni� własne czujniki, bez kierowania nimi zdalnie.

66 67Pojazd g�sienicowy z nap�dem hybrydowym, cz�� 1

4. Sieciocentryczne – działaj� jak sie� rozproszona (Network - Centric Autonomus Ground Vehicles - NC - AGV); s� pojazdami autonomicznymi, ale działaj� jak „w�zły”, odbieraj� informacje i polecenia od sieci komunikacyjnej i rozdysponuj� je wewn�trz odbywaj�cej misj� grupy pojazdów w celu realizacji zadania jako dru�yna.

Na �wiecie jest opracowywanych, jak i eksploatowanych wiele [11], [12], [13] ró�nych, bardzo ciekawych rozwi�za� słu��cych działaniom militarnym i cywilnym. W zastosowaniach cywilnych s� to roboty po�arnicze, roboty inspekcyjne do penetracji obszarów niebezpiecznych czy roboty pirotechniczne słu��ce do usuwania ładunków niebezpiecznych lub wybuchowych podczas ataku terrorystycznego. W sytuacjach kl�sk �ywiołowych wykorzystywane s� amfibie, g�sienicowe ci�gniki – pojazdy transportowe czy pojazdy samochodowe wyposa�one w g�sienicowe układy jezdne [14]. Ramy artykułu nie pozwalaj� na dokonanie szerokiego przegl�du znanych rozwi�za�. Ograniczymy si� do przedstawienia kilku charakterystycznych konstrukcji zagranicznych i krajowych platform l�dowych mieszcz�cych si� w klasie pojazdu (z uwagi na mas� oraz realizowane funkcje) b�d�cego przedmiotem niniejszego artykułu. Nale�y tu zwróci� uwag�na trend ostatnich lat w konstrukcji pojazdów – platform militarnych bazuj�cych na rozwi�zaniach cywilnych po odpowiednim dostosowaniu do nowych wymaga�eksploatacyjnych. �

2.1. Supacat ATMP (All Terrain Mobility Platform)

Supacat ATMP [15], [16] to pojazd skonstruowany do przewo�enia ładunków i holowania przyczep o du�ej wadze, o małym nacisku na podło�e. Posiada stały nap�d na 6 kół, cztery pierwsze koła s� sterowane, zgodnie z ruchem sterownicy typu motocyklowego. Aluminiowe nadwozie, okrywaj�ce stalow� ram� podwozia umo�liwia poruszanie si� po wodzie. Pojazd Supacat mo�e przewozi� maksymalnie 1600 kg ładunku. Od 1984 roku w słu�bie w brytyjskiej armii i RAF. Supacat mo�e by� transportowany przez �migłowiec, a tak�e desantowany na spadochronie. Samochód mo�e by� zaopatrzony w zamkni�t� kabin�. Pojazd znajduje si� równie� na wyposa�eniu słu�b cywilnych (słu�by le�ne, geodezyjne) oraz w słu�bach stra�y po�arnej. Na rysunku 1 przedstawiony jest widok pojazdów – platform Supacat ATMP podczas działa� bojowych.

Rys. 1. Pojazdy Supacat ATMP /�ródło -�http://www.military-today.com/trucks/supacat_atmp_images.htm/


2.1. Beach Armoured Recovery Vehicle (BARV)

BARV� �� seria wozów zabezpieczenia technicznego konstrukcji brytyjskiej, u�ywanych jako pojazdy asystuj�ce jednostkom desantowym na pla�ach. Pokazana na rysunku 2 to nietypowa konstrukcja [17] pojazdu g�sienicowego, bazuj�ca na konstrukcji pojazdu Supacat ATMP. Specjalnie wysoko umieszczona kabina załogi oraz dodatkowe rozwi�zania techniczne umo�liwiaj� prac� pojazdu pod lustrem wody do gł�boko�ci 3 metrów. Pojazd cywilny adaptowany został do zada� militarnych i powstał z my�l� o wykonywaniu zada� zwi�zanych ze wsparciem technicznym sojuszniczych jednostek w strefie brzegowej, w warunkach pola walki. Tworz�c wersj� wojskow�, konstruktorzy BARV dodali do cywilnej odmiany panele opancerzenia, chroni�ce osoby znajduj�ce si� w specjalnie zaprojektowanej kabinie załogi, a tak�e przednie i tylne zderzaki. Pojazd otrzymał te� specjalistyczne wyposa�enie, w tym wci�gark� i hak holowniczy. W razie potrzeby istnieje mo�liwo�� zamontowania �urawia.

Rys. 2. Pojazd BARV (Beach Armoured Recovery Vehicle) w wersji wojskowej /�ródło -�http://www.shephardmedia.com/news/mil-log/supacat-launches-beach-recovery-vehicle-concept/

2.3. TAGSS –Tactical Amphibious Ground Support Systems

TAGS [18] jest to pojazd produkowany w Kanadzie z układem jezdnym o�miokołowym, z nało�onymi na kołach g�sienicami polimerowymi posiadaj�cymi metalowe wzmocnienia. Zwraca uwag� dualno�� układu jezdnego, w jednym wykonaniu s� to koła, w drugim natomiast g�sienice. Pojazd posiada g�sienice zamontowane na kołach, przy czym cztery g�sienice s� nakładane na cztery pary kół z niezale�nymi zawieszeniami. To rozwi�zanie zapewnia niskie naciski na podło�e oraz polepsza parametry trakcyjne i manewrowo�� - mobilno�� [1] w terenie.

Podstawowe parametry techniczne pojazdu – platformy TAGS ( bez kabiny): − długo�� - 3000 mm, − szeroko�� - 1900 mm, − wysoko�� - 1260 mm, − gł�boko�� brodzenia – ok. 900 mm, − pr�dko�� maksymalna - 30 km/h,


− masa platformy - ok. 2 t, − rodzaj nap�du - nap�d hydrauliczny/hydrostatyczny.

Pojazd wykonywany jest w wersjach: zarówno cywilnej, jak i wojskowej. Przykładowe wersje pokazane s� na rysunku 3. W warunkach polskich pojazd TAGS – platforma l�dowa znalazł zastosowanie w projekcie TALOS realizowanym w konsorcjum mi�dzynarodowym z udziałem Przemysłowego Instytutu Automatyki i Pomiarów, Warszawa jako bezzałogowy pojazd naziemny (BPN) [19]. Pojazd podczas prób poligonowych pokazany jest na rysunku 3.

Rys. 3. TAGS jako bezzałogowy pojazd naziemny (BPN)/�ródło - http://www.piap.pl/layout/set/return/content/view/return/686/

2.4. LEWIATAN

LEWIATAN to autonomiczny lub zdalnie sterowany pojazd ratowniczy [20] na potrzeby słu�b ratownictwa cywilnego oraz wojska. Opracowana i wykonana została tak�e wersja specjalistyczna LEWIATAN STRAAK [22]. Opracowany pojazd jest całkowicie polsk� konstrukcj�. Pojazd bazowy pokazany jest na rysunku 4.

Rys. 4. Pojazd bazowy LEWIATAN - widok z boku /�ródło-http://www.hydromega.com.pl/index.php?id=24/


Charakter pojazdu umo�liwia wykorzystanie w bezpo�rednich akcjach zwi�zanych z ratowaniem ludzi z katastrof komunikacyjnych, usuwaniem skutków zanieczyszcze� po zjawiskach atmosferycznych, wykonywaniem przecinek le�nych w terenie zagro�onym po�arem, ewakuacj� osób z terenów powodziowych oraz zabezpieczeniem działa�logistycznych w trudnym terenie. LEWIATAN posiada zdolno�� pływania i jest wyposa�ony w dwie �ruby nap�dowe zamocowane symetrycznie z tyłu pojazdu wzgl�dem jego osi. Pojazd przeznaczony jest do transportu ładunku o całkowitej masie 1,4 t. Mo�e on by�wykorzystywany równie� jako ci�gnik do przeci�gania lub holowania przyczep i obiektów o masie do 2,2 ton. Konstrukcja pojazdu umo�liwia pokonywanie z marszu przeszkód wodnych. Pojazd mo�e by� wykorzystywany jako no�nik uzbrojenia, amunicji, zbiorników z �rodkami płynnymi oraz do ogólnego zabezpieczenia logistycznego. Wewn�trzne ródło zasilania (pompa hydrauliczna) umo�liwia podł�czenie do pojazdu hydraulicznych odbiorników zewn�trznych, takich jak: narz�dzia hydrauliczne, piły, młoty wyburzeniowe, pługi, narz�dzia do utrzymania czysto�ci dróg, placów manewrowych oraz chodników. LEWIATAN to pojazd o nap�dzie hydrostatycznym [23]. Podstawowe parametry techniczne przedstawia tablica 3.

Tablica 3. LEWIATAN - dane techniczne

Lp. Masy i dane trakcyjne Warto��1 Masa własna 2200 kg 2 Ładowno�� maksymalna 1750 kg 3 Masa całkowita 3700 kg 4 Masa holowanej przyczepy 2200 kg 5 Pr�dko�� maksymalna 55km/h (docelowo 75 km/h) Wymiary gabarytowe 6 Długo�� 3500 mm 7 Szeroko�� 2000 mm 8 Wysoko�� 1950 mm

W ramach rozwoju konstrukcji została przygotowana platforma [21] do zastosowa�militarnych. Widok pojazdu w wersji wojskowej – bezzałogowy pojazd zdalnie sterowany przedstawiony jest na rysunku 5.

�

Rys. 5. Pojazd bezzałogowy LEWIATAN ZS /�ródło - http://www.altair.com.pl/mspo-report/view?article_id=140/


3. WIELOZADANIOWY IN�YNIERYJNY POJAZD O NAP�DZIE HYBRYDOWYM (WIPH)

Analizuj�c rynek krajowy pod k�tem zapotrzebowania na now� klas� pojazdu terenowego przeznaczonego do prac transportowo-in�ynieryjnych, z mo�liwo�ci�wykonywania zada� ratownictwa kryzysowego i realizacji ró�nych wersji konstrukcyjnych, autorzy wniosku rozwojowego [4] zaproponowali pojazd g�sienicowy o nap�dzie hybrydowym jako platform� bazow� z mo�liwo�ci� zabudowy kabiny oraz zamontowania transportowej skrzyni ładunkowej. Projekt uzyskał finansowanie [24] ze �rodków Narodowego Centrum Bada� i Rozwoju w ramach I Konkursu Program Bada� Stosowanych.

Przyj�to podstawowe dane techniczne nowoprojektowanego pojazdu:

− masa pojazdu – 3.500,00 kg,

− masa całkowita – 5.000,00 kg,

− długo�� – ok. 4000,00 mm,

− szeroko�� – ok. 2.100,00 mm,

− wysoko�� – ok. 2.300,00 mm,

− pr�dko�� jazdy: o w terenie – 30 km/h, o po szosie – docelowo 70 km/h,

− rodzaj nap�du/układ przeniesienia mocy – szeregowy nap�d hybrydowy spalinowo-elektryczny, z silnikami elektrycznymi z magnesami trwałymi,

− układ jezdny – podwozie g�sienicowe z g�sienicami polimerowymi,

− załoga – 2 osoby,

− okres realizacji - 01.01.2013 – 31.12.2015,

− wynik ko�cowy projektu – demonstrator technologii.

Projekt WIPH jest realizowany przez konsorcjum naukowe w składzie:

− Wydział Mechaniczny Technologiczny, Politechnika �l�ska – Lider konsorcjum;

− Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów, Warszawa- Członek konsorcjum;

− O�rodek Badawczo-Rozwojowy Urz�dze� Mechanicznych „OBRUM” sp. z o.o., Gliwice – Członek konsorcjum.

Przyj�ty został ramowy podział głównych obszarów prac badawczo-rozwojowych dla członków konsorcjum:

1. Wydział Mechaniczny Technologiczny:

− opracowanie koncepcji układu zawieszenia – demonstrator zawieszenia,

− opracowanie koncepcji układu nap�dowego, w tym układy rozdziału/ dystrybucji mocy w pojedzie – demonstrator układu nap�dowego,

− opracowanie programów bada�: stanowiskowych, trakcyjnych i parametrów eksploatacyjnych,


− przeprowadzenie bada� pojazdu,

− weryfikacja zało�e� projektowych,

− opracowanie modelu wirtualnego pojazdu w technologii 3D, w ró�nych wersjach wykonania pojazdu.

2. Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów:

− opracowanie sytemu sterowania i akwizycji parametrów pojazdu,

− opracowanie układu zdalnego sterowania pojazdem,

− opracowanie układu – systemu autonomii pojazdu,


− weryfikacja zało�e� projektowych. 3. OBRUM sp. z o.o.:

− opracowanie postaci konstrukcyjnej pojazdu (wykonanie dokumentacji) podzespołów: o podwozie – platforma bazowa, o kabina pojazdu, o skrzynia ładunkowo – transportowa.

− wykonanie kompletnego pojazdu WIPH – demonstratora technologii,


− weryfikacja zało�e� projektowych.

W projekcie WIPH zastosowano zarówno najnowsze technologie informatyczne, automatyki i sterowania (magistrala CAN i protokół CANopen), przetwarzania obrazu przestrzeni (kamery z transmisj� obrazu, skanery przestrzeni), jak i akwizycji danych, w tym rejestracji parametrów eksploatacyjnych urz�dze� przeniesienia mocy. Rodzaj nap�du w pojedzie to innowacyjny układ przeniesienia mocy w postaci szeregowego nap�du hybrydowego spalinowo-elektrycznego z silnikami elektrycznymi z magnesami trwałymi. Rozwi�zanie to cechuje si� ograniczon� mas� przy uzyskaniu du�ych pr�dko�ci pojazdu i optymalizacji zu�ycia paliwa. Innym, nowatorskim rozwi�zaniem w projekcie jest układ dystrybucji mocy, który jest przedmiotem oddzielnego artykułu [25]. Cało�� prac projektowych zrealizowana została przy wykorzystaniu prototypowania wirtualnego 3D; dokumentacja konstrukcyjna powstała w oparciu o komputerowe narz�dzie do projektowania – oprogramowanie SOLID WORKS. Wszystkie istotne w�zły konstrukcyjne o charakterze wytrzymało�ciowym były zweryfikowane poprzez metod�elementów sko�czonych (MES). W rozwi�zywaniu problemów na etapie projektu koncepcyjnego stosowane były techniki symulacyjne wykorzystuj�ce oprogramowanie Matlab Simulink.

3.1. Ogólna budowa pojazdu

Pojazd WIPH [26] składa si� z trzech podstawowych podzespołów:

− podwozia – platformy bazowej;

− kabiny pojazdu;

− skrzyni ładunkowej.


Wychodz�c z zało�enia o wielowariantowo�ci zastosowa� pojazdu WIPH, podstawowym elementem konstrukcji jest podwozie – platforma bazowa, której konstrukcja w aktualnej wersji umo�liwia zabudow� kabiny oraz skrzyni transportowo-ładunkowej. Na rysunku 6 przedstawiona jest koncepcja rozwi�zania.

�

Rys. 6. Ogólna budowa pojazdu WIPH 1- podwozie – platforma bazowa; 2- kabina pojazdu; 3 - skrzynia ładunkowa

W korpusie obudowy podwozia znajduj� si� wszystkie podstawowe cz��ci i podzespoły układu nap�dowego i sterowania. Z uwagi na planowane testy i badania pojazdu, w tym platformy bazowej, przewidziano dost�p do najwa�niejszych podzespołów poprzez zaprojektowane pokrywy i klapy rewizyjne zamontowane na korpusie podwozia. Koncepcj�rozwi�zania pokazano na rysunku 7.

Rys. 7. Korpus podwozia – pokrywy i klapy rewizyjne


3.1.1. Podwozie – platforma bazowa

Jednym z trudniejszych elementów projektu, ju� na etapie koncepcji, była d��no�� do uzyskania jak najmniejszej masy podwozia, przy zachowaniu zało�onych wysokich parametrów wytrzymało�ciowych. Po analizach problemu został przyj�ty przestrzenny model korpusu podwozia zestawiony z prostok�tnych profili stalowych. Struktura przestrzenna korpusu podwozia pokazana jest na rysunku 8.

Rys. 8. Korpus podwozia - rama

3.1.1.2. Zabudowa podwozia

Kolejnym wyzwaniem stoj�cym przed projektantami – realizatorami projektu była optymalizacja zabudowy [27] w podwoziu wszystkich składowych komponentów (układy nap�dowe, układy chłodz�ce – powietrzne i cieczowe, układ dystrybucji mocy, układy sterowania, układy zasilania, o�wietlenia itd.) z zachowaniem wymogu usytuowania �rodka ci��ko�ci platformy w jej �rodku geometrycznym. Wykonane prace iteracyjne zako�czyły si�sukcesem. Na poni�szym rysunku 9 przedstawiona jest zabudowa najwa�niejszych podzespołów nap�dowych i pozostałego wyposa�enia w korpusie podwozia.

a) b)

Rys.9. Zabudowa głównych podzespołów nap�dowych w podwoziua) widok z przodu, b) widok z tyłu

1-powietrzny układ chłodzenia, 2-silnik spalinowy sprz��ony z generatorem; 3-bateria akumulatorów, 4- elektryczne silniki nap�dowe


3.1.2. G�sienicowy układ jezdny

W zrealizowanym projekcie zostało zastosowane zawieszenie na wałkach skr�tnych zintegrowane z kołami jezdnymi w ilo�ci po cztery na ka�d� stron� pojazdu. Elementem nap�dowym w pojedzie s� silniki elektryczne z magnesami stałymi sprz�gni�te poprzez przekładnie boczne z kołami nap�dowymi, tzw. gwiazdami. G�sienice s� g�sienicami gumowymi ze wzmocnieniami metalowymi, docelowo zostan� zast�pione przez g�sienice polimerowe. Dla zachowania jednakowej strzałki ugi�cia obydwu g�sienic zastosowany jest specjalny układ napinania g�sienic, realizuj�cy naci�g poprzez koło napinaj�ce. Rysunek 10 obrazuje widok podwozia.

Rys. 10. Podwozie pojazdu WIPH1- koła jezdne, 2- koło nap�dowe tzw. gwiazda 3- koło napinaj�ce, 4-wałek skr�tny,

3.2. Kabina pojazdu

Kabina przeznaczona jest dla załogi dwuosobowej. Konstrukcja kabiny została dostosowana do mo�liwo�ci zabudowy na platformie bazowej – podwoziu pojazdu. Projekt wyposa�enia kabiny został opracowany z zachowaniem wymogów ergonomii obsługi przyrz�dów i wyposa�enia. W celu uzyskania minimalnej masy, konstrukcja kabiny została zaprojektowana z profili o przekroju prostok�tnym, w tym wypadku z aluminium. Dla zapewnienia bezpiecze�stwa załogi konstrukcja ramy kabiny została przeliczona pod k�tem parametrów wytrzymało�ciowych technikami MES. Na rysunku 11 pokazany jest projekt kabiny wykonany z wykorzystaniem prototypowania wirtualnego.

a) b) Rys. 11. Kabina pojazdu – projekt koncepcyjny

a) rama kabiny, b) kabina na ramie podwozia


3.3. Tryby pracy pojazdu WIPH

Pojazd WIPH przewidziany do prac in�ynieryjno-transportowych sterowany jest z kabiny pojazdu przez kierowc� – operatora. Widok docelowy konstrukcji pojazdu przedstawia rysunek 12. Elementami steruj�cymi s� wolant oraz zabudowane pedały gazu i hamulca. W opracowanym projekcie zmiana kierunku jazdy nast�puje przez zmian�pr�dko�ci obrotowej silników sprz��onych z g�sienicami. Hamowanie pojazdu jest zrealizowane natomiast przez zmian� pr�dko�ci obrotowej silników (hamowanie silnikami). Dla celów bezpiecze�stwa u�ytkowania pojazd posiada hamulec postojowy odblokowywany na czas jazdy, sterowany z niezale�nego układu hydraulicznego.

Rys.12. Pojazd WIPH – wersja transportowa 1- kamera, 2- skaner przestrzeni

Podwozie jest platform� mog�c� porusza� si� samodzielnie przy wykorzystaniu zdalnego sterowania realizowanego przez operatora znajduj�cego si� poza obr�bem pojazdu. Komputerowy układ sterowania ma ponadto wbudowane algorytmy autonomii, co pozwala na realizowanie tak�e zało�onej/zadanej misji. Dla celów pracy autonomicznej w pojedzie s�zamontowane kamery (dwie z przodu pojazdu i dwie z tyłu) oraz cztery skanery (zabudowane w czterech naro�ach pojazdu) słu��ce do analizy przestrzeni (rys. 12) w trakcie jazdy.

4. PODSUMOWANIE

W zrealizowanym projekcie jako wersj� podstawow� WIPH przyj�to wersj�in�ynieryjno-transportow�. Modułowo�� pojazdu [26] czyni go uniwersalnym i pozwala poprzez zabudow� platformy bazowej w specjalistyczne wyposa�enie na szerokie wykorzystanie – zastosowanie zarówno do celów cywilnych, jak i wojskowych.

W zastosowaniach cywilnych mo�emy tu wymieni�: − prace transportowe słu�b drogowych, le�nych, geodezyjnych; − prace in�ynieryjne (realizowane po zabudowie specjalistycznego osprz�tu zasilanego

z dodatkowego agregatu hydraulicznego wo�onego w skrzyni ładunkowej); − wykonywanie zada� ratownictwa kryzysowego (powodzie, kl�ski �ywiołowe).

W słu�bach mundurowych platforma bazowa WIPH mo�e by� wykorzystana jako pojazd bezzałogowy do realizacji poni�szych zada�:

− patrolowanie trudnodost�pnych terenów przygranicznych;


− kontrola terenów po kl�skach �ywiołowych (po�ary elektrowni j�drowych, zakładów chemicznych, magazynów paliw);

− pobieranie próbek terenów ska�onych; − dogaszanie po�arów na obszarach ska�onych chemicznie.

Dla zastosowa� militarnych platforma bazowa pojazdu WIPH mo�e pełni� rol�pojazdu transportowego sterowanego zarówno przez załog� z kabiny, zdalnie przez operatora, a tak�e wykonywa� specjalne misje przy wykorzystaniu systemu autonomii. Na platformie bazowej mo�e by� tak�e zabudowany sprz�t bojowy np. uzbrojenie i platforma wykorzystana b�dzie jako bezzałogowy pojazd bojowy. Zastosowane innowacyjne rozwi�zania konstrukcyjne: nowoczesna konstrukcja mechaniczna, zdalne sterowanie pojazdem, elementy autonomii w układzie sterowania (wykorzystuj�ce skanowanie przestrzeni i transmisj� obrazu otoczenia), nap�d pojazdu, w tym nap�d hybrydowy z nowoczesnym systemem dystrybucji mocy oraz nap�dami w postaci silników elektrycznych z magnesami trwałymi czyni� pojazd o bardzo du�ym potencjale rozwojowym. Realizowany obecnie w warstwie fizycznej pojazd WIPH jako demonstrator technologii, poddany zostanie szeregu badaniom pozwalaj�cym na potwierdzenie lub weryfikacj� zało�onych, wej�ciowych parametrów technicznych i eksploatacyjnych oraz ocen� innowacyjno�ci konstrukcji. Wyniki projektu, po jego weryfikacji stanowi� b�d� baz� dla dalszego rozwoju konstrukcji, np. wykonanie prototypu pojazdu lub platformy bazowej i pozwol�ukierunkowa� przyszłe prace na docelowy segment odbiorców. Brak na rynku krajowym pojazdu o podobnych, nowoczesnych rozwi�zaniach i parametrach technicznych stwarza dobre rokowania na wykorzystanie wyników projektu w przyszłych zastosowaniach cywilnych i wojskowych.

5. LITERATURA

[1] RTO –TR - AVT 107- NATO Reference Mobility Modeling. September 2011 r. [2] Nap�dy hybrydowe, ogniwa paliwowe i paliwa alternatywne. Wydawnictwa

Komunikacji i Ł�czno�ci. Warszawa, 2010. [3] Evaluation of 2004 Toyota Prius Hybrid Electric Drive System. Interim Report.

ORNL/TM - 2004/247. OAK Ridge National Laboratory. U.S. DEPARTMENT OF ENERGY. November 2004.

[4] Wniosek wst�pny o dofinansowanie projektu w ramach Programu bada�Stosowanych (Praca zbiorowa pod redakcj� prof. dr hab. in�. Arkadiusza M��yka). Wydział Mechaniczny Technologiczny, Politechnika �l�ska. (Materiały własne OBRUM sp. z o.o.– nie publikowane). Gliwice, 2012 r.

[5] Milcar E.: L�dowe roboty. http://www.motocaina.pl/artykul/ladowe-roboty-73.html - [dost�p - 4.07.2015 r].

[6] Knapczyk H.: Platformy specjalne i roboty pola walki. Zespół Naukowo-Przemysłowy przy Radzie Uzbrojenia MON. Warszawa, 26.04.2009 r. (Materiały OBRUM sp. z o.o. - nie publikowane).

[7] Terminologia znormalizowana. Wojskowo�� - Obronno��. Warszawa 2005 r. [8] Baszuk K., Szcz�ch L.: Rozwi�zania pojazdów bezzałogowych. Zeszyty Naukowe

Akademii Marynarki Wojennej. Rok LI Nr 4 (183) 2010 r. [9] Walentynowicz J.: Tendencje i rozwój technologiczny w zakresie platform

bezzałogowych i l�dowych oraz wytypowanie kierunków i zada� badawczych w ww. obszarze jakie powinny zosta� uj�te w programie bada� na rzecz


wzmocnienia potencjału krajowego potencjału obronnego. Wojskowa Akademia Techniczna. Warszawa 2006 r.

[10] Roguski J., Czerwienko D.: Bezzałogowe platformy l�dowe. Bezpiecze�stwo i Technika Po�arnicza. Vol.30 Issue 2, 2013 (pp. 81-90). Józefów 2013 r.

[11] Huw W.: Future Protected Vehicle study turns up host of concepts and new technologies. JANE’S INTERNATIONAL DEFENCE REVIEW (pp.44-46). FEBRUARY 2011 r.

[12] Likowski M., Łuczak W., Zaloga S.: Armia czasów wojny i transformacji. RAPORT. WOJSKO TECHNIKA OBRONNO�� Nr 11/03 (str. 4-8). Warszawa, 2003 r.

[13] Nativi A.: Lockheed UGV meets squaw-level needs. DEFENSE TECHNOLOGY INTERNATIONAL. FEBRUARY 2009 ( pp. 18-20).

[14] Nawrocki J.: G�sienicowy układ jezdny. Szybkobie�ne Pojazdy G�sienicowe (22) nr1/2007 (str. 47-53) ISSN 0860-8369. OBRUM sp. z o.o. Gliwice, maj 2007.

[15] Supacat ATMP. https://pl.wikipedia.org/wiki/Supacat_ATMP [dost�p - 4.07.2015] [16] SUPACAT 6x6 Mk 111. Nowa Technika Wojskowa. Nr 1/2000 (str. 16-17). ISSN

1230-1655.Warszawa, stycze� 2000 r. [17] BARV od Supacat. http://www.altair.com.pl/news/view?news_id=14447 - [dost�p

- 04.07.2015]. [18] TAGS. https://www.youtube.com/watch?v=695HxObO3nw&feature=youtu.be

[dost�p - 7.07.2015 r.]. [19] Nita M.: System ochrony granic TALOS. NOWA TECHINKA WOJSKOWA

11/2008 (str.66-67). ISSN 1230-1655.Warszawa, listopad 2008 r. [20] Pojazd ratowniczy LEWIATAN. http://www.hydromega.com.pl/index.php?id=24

[dost�p - 04.07.2015 r.]. [21] e-RAPORT MSPO 1/2009 - Lewiatan ZS - polski bezzałogowy pojazd

rozpoznawczo - bojowy. http://www.altair.com.pl/mspo-report/view?article_id=140 [dost�p - 04.07.2015 r.].

[22] Pierwszy polski „Stra�ak” bezzałogowy. http://www.hydromega.com.pl/?n=128 -[dost�p - 04.07.2015 r.].

[23] Bartnicki A., Typiak A., Zienowicz Z.: Zdalnie sterowana lekka platforma z hydrostatycznym układem nap�dowym. Szybkobie�ne Pojazdy G�sienicowe (23), nr 1/2008 (str.171-177). OBRUM sp. z o.o. Gliwice, wrzesie� 2008 r.

[24] Wielozadaniowy in�ynieryjny pojazd o nap�dzie hybrydowym. I Program Bada�Stosowanych. Umowa PBS1/A6/15/2013.Warszawa, luty 2013.

[25] Zaczyk D., Fice M.: Układ dystrybucji mocy w pojedzie hybrydowym.Szybkobie�ne Pojazdy G�sienicowe (38), nr 3/2015 (str. 95-107). ISSN 0860-8369. OBRUM sp. z o.o. Gliwice, wrzesie� 2015 r.

[26] Wielozadaniowy in�ynieryjny pojazd o nap�dzie hybrydowym (WIPH). Sprawozdanie z realizacji Zadania 1. OBRUM sp. z o.o. Gliwice, sierpie� 2013. (Materiały własne OBRUM sp. z o.o. – nie publikowane)

[27] Wielozadaniowy in�ynieryjny pojazd o nap�dzie hybrydowym (WIPH). Raport okresowy z realizacji projektu w ramach Programu Bada� Stosowanych. OBRUM sp. z o.o. Gliwice, marzec 2014. (Materiały własne OBRUM sp. z o.o. – nie publikowane)


TRACKED VEHICLE WITH HYBRID DRIVE PART 1

Abstract. The paper discusses an innovative design of a tracked vehicle with hybrid drive being implemented by a research consortium. A short review of land platform of dual use, civilian and military, is presented. The position of the design discussed among other land platforms is shown. Design requirements, purpose of the work and adopted design methodology are discussed along with the creation stage and final outcome. The summary includes a reference to the developed design version and practical implementation in the form of a technology demonstrator and to further development of the project.

Keywords: land vehicle, tracked land vehicle, hybrid drive, series hybrid drive

W artykule wykorzystano wyniki projektu realizowanego ze �rodków Narodowego Centrum Bada� i Rozwoju w Warszawie – umowa PBS1/A6/15/2013.

CZ 1 POJAZD G SIENICOWY Z NAP DEM HYBRYDOWYM · Porównuj c parametry trakcyjne pojazdów l dowych ... platformie ró nych wersji pojazdów. W literaturze [5] ... pojazdy samochodowe

Documents