Mantener el poder: las tareas del motor militar.
Después de eliminar las fugas de aceite, los infantes de marina instalan un motor Caterpillar C7 en una máquina Stryker
Los conflictos recientes que requerían una mayor protección de los vehículos blindados, así como la aparición de sistemas a bordo más eficientes pero más pesados, tuvieron un impacto directo en la producción del motor. Vale la pena ver cómo responden algunos fabricantes a tales solicitudes.
Los modos de operación de los motores de los vehículos militares difieren significativamente de los modos de operación de sus contrapartes comerciales. Estos últimos, por regla general, se utilizan con más frecuencia, ya que tales vehículos, como un automóvil o un autobús, son utilizados diariamente por sus propietarios, a veces durante horas a la vez, deteniéndose muchas veces y comenzando a moverse en ciudades o moviéndose de manera monótona a lo largo de las autopistas.
Vehículos militares, especialmente categorías tan pesadas como tanques, los obuses autopropulsados y las BMP más grandes y los transportes de personal blindados, se usan solo durante los ejercicios o durante el despliegue y, por lo tanto, necesitan un fuerte aumento de la velocidad y una buena permeabilidad todoterreno sobre terrenos irregulares o arena, lo que requiere una potencia significativamente mayor.
Los motores militares también deben tener la capacidad de trabajar en pendientes, funcionar sin precalentamiento y funcionar con combustibles alternativos. También necesitan sistemas especiales de filtración de aire que se hayan sometido a rigurosas pruebas que permitan que los motores funcionen en cualquier desierto del mundo.
Otro requisito militar específico es aumentar la resistencia a la radiación para proteger la electrónica de una explosión atómica, que era un requisito famoso de la Guerra Fría, cuando se suponía que las unidades militares de vehículos blindados podrían sobrevivir al ataque y seguir luchando en el espacio postnuclear.
Problemas de movilidad
Hoy en día, el problema más urgente es la movilidad, ya que en los últimos años, debido a la instalación de sistemas de protección, equipos y sensores adicionales, la masa de vehículos de combate blindados pesados ha aumentado significativamente. Como resultado, los requisitos para motores militares proveen una cierta potencia específica o potencia por tonelada. Según el director comercial de Cummins (un reconocido fabricante de motores diésel) Nigel Cheeseman, en general, se necesitan aproximadamente 25 hp. por tonelada
"Los fabricantes de máquinas elegirán el motor en función de los requisitos de par y potencia, y este no es necesariamente el motor más grande disponible. El tonelaje de la máquina satisfará la necesidad de potencia y luego [los fabricantes], a partir de esto, podrán elegir el motor necesario" .
Sin embargo, cuanta más potencia genere el motor, más caro será, y por lo tanto los fabricantes de máquinas, junto con la potencia, nunca olvidarán por un momento la eficiencia económica.
Chizman dijo que hay dos formas de aumentar la potencia: reajustar los motores existentes e instalar un nuevo motor.
“Como norma, los fabricantes adoptaron el motor estándar, pero hoy en día las máquinas tienen una gran capacidad de carga y, por lo tanto, necesitan más potencia. Pero está claro que a los militares les gustaría dejar el mismo motor, ya que reduce los costos de instalación y mantenimiento al mínimo. "Todo el hardware y la instalación siguen siendo los mismos, pero la electrónica o el software en el motor se cambian para obtener más potencia", dijo.
“Todo consiste en diferentes condiciones de trabajo en un entorno civil automotriz típico y en condiciones militares. El equipo militar se usa con mucha menos frecuencia, es decir, nos permite mover barreras o algunas limitaciones técnicas. Si el motor no funciona a plena capacidad durante mucho tiempo, entonces puede mejorar ciertos parámetros en el motor ".
“Lo que debemos hacer es crear una nueva curva de torsión programada electrónicamente. El ajuste es esencialmente una curva de par. Los ingenieros generalmente se ajustan para obtener más poder; Se basa en los ciclos de trabajo del sistema de transporte militar y en las herramientas de análisis que utilizamos. En general, ya hay suficiente potencial refinamiento del motor ".
Modernización de BMP WARRIOR
Durante la última década, la masa del guerrero BMP del Ejército británico rastreado aumentó significativamente, y en este sentido, la cuestión de actualizar esta máquina se ha agudizado. La unidad de poder Warrior aún no se ha modernizado, y Caterpillar está trabajando con el Departamento de Defensa británico en esto. En este momento, se ha instalado un motor 550 de ocho cilindros en la Warrior BMP.
La transmisión es un sistema mecánico y. como resultado propensos al bloqueo, por lo que hay planes para introducir un controlador integrado y otras mejoras para el controlador. Se puede instalar una línea de combustible común controlada electrónicamente, pero este es un trabajo más difícil. Sin embargo, las bombas de combustible también están llegando al final de su vida útil, y su reemplazo costará decenas de miles de libras. Además, hay problemas con la obsolescencia del sistema de extinción de incendios.
El sistema de refrigeración también necesita actualización; Una transición de un sistema de cobre antiguo e ineficiente a uno de aluminio puede aumentar la eficiencia en un 15-20%.
Al igual que la modernización del estadounidense Bradley, la modernización del BMP Warrior debería ser neutral, es decir, no debería haber cambios para la máquina en sí misma o deberían ser mínimos. Para aumentar la potencia, se introducirá una bomba de combustible mejorada y un turbocompresor; En este caso, la potencia aumentará en 100 hp. En comparación con lo que es ahora. Esto permitirá que la plataforma regrese después de aumentar su masa (de 25 tons a más de 30 tons) a sus características de movilidad iniciales.
El sistema de escape recibirá protección adicional, como aislamiento con una disminución en el número de "puntos calientes", lo que ayudará a mantener la eficiencia térmica. El sistema de enfriamiento también se está finalizando; Caterpillar fabrica unidades de energía experimentales para realizar pruebas como parte del programa WSCP (Programa de Sostenimiento de la Capacidad del Guerrero). Estas pruebas pasarán por todo el año 2016 antes de que se tome la decisión final.
También está programado para implementar un programa que extienda la vida del Challenger del ejército británico Challenger XBT para volver a sus niveles originales de movilidad. El trabajo en el programa WSCP se incluirá en el programa para extender la vida útil del tanque Challenger 2, que aún está por comenzar. Como se esperaba, incluirá la instalación de una línea de combustible común, dirigida a combatir la obsolescencia de la bomba de combustible y reducir el consumo de combustible, aumentar la potencia del motor del cilindro 2, mejorar el sistema de escape, el arranque en frío, etc.
Actualización de oldies
Casos de operación de automóviles bastante largos, treinta, cuarenta y más años no son raros. Aquí hay una necesidad de restauración o revisión, en cuyo marco se planteará la cuestión de qué hacer con el motor. En este caso, el motor existente puede someterse a una restauración completa o se puede instalar uno nuevo. En algunas máquinas más antiguas, el reemplazo del motor no es posible, ya que ya no se fabrican.
Chizman dijo que se podría proporcionar un motor similar, "es poco probable que sea el mismo en términos de instalación, pero puede ser lo más cercano posible al original, con cambios mínimos en la instalación. En este caso, algunos sistemas de tuberías adicionales o soportes o puntos de conexión adicionales pueden ser necesarios, pero deben instalarse en la máquina con cambios técnicos mínimos ".
Además de ajustar el motor. Puede cambiar el "hierro" para obtener mayor poder. y esto se logra principalmente modificando el turbocompresor y actualizando el sistema de tuberías, tuberías, boquillas de escape y otras partes secundarias.
"Otro sistema que necesita refinamiento es el sistema de filtrado", continuó Cheeseman. "Dado que los modelos militares de Cummins son, en primer lugar, funcionan con el combustible JP-8 ... entonces debemos proporcionar un cierto nivel de filtración".
“Podríamos cambiar el sistema de filtración del motor para lidiar con el azufre en el combustible y permitir que el motor funcione con el JP-8. Se trata de una cuestión de accesibilidad, ya que los coches suelen aparcar en aviación hangares o cerca de aviones, donde hay combustible JP-8, por lo que también es necesario que las máquinas puedan trabajar en él ".
El motor de la serie MTU 890 está montado en un Puma German Army BMP
Gran negocio
Los BMP son una parte importante del negocio de Cummins, en particular, esto se aplica a los motores ISBe 6.7l e ISL 9l (HP 185-450).
La compañía dijo que “el motor 6.7l es popular en los mercados automotriz y de construcción, pero este es uno de esos motores principales que hemos rediseñado para uso militar. En la mayoría de los BBM con motores Cummins, hay un motor ISBe 6.7l o un motor ISL 9l. El primero está disponible con alimentación hasta 360 hp ".
“La modernización de los componentes del motor nos permite cumplir con los requisitos militares, por ejemplo, es el ajuste de los filtros para el combustible militar. En algunos casos, pudimos simplificar la tecnología del motor y eliminar la recirculación de los gases de escape.
Cummins también ofrece su motor V903 (525-675 hp) con un volumen de litros 14,8, que desde 80-s se ha instalado en el sistema de combate de infantería Bradley del ejército británico. El modelo de negocio preferido para la empresa es ofrecer más mejoras de rendimiento a los motores existentes, en lugar de realizar un costoso procedimiento de reemplazo.
La idea detrás de esta estrategia es que, en condiciones de campo, los mecánicos y los mecánicos continúan trabajando con los motores con los que están familiarizados, por lo que en este caso se requiere una menor capacitación, además, el suministro de piezas de repuesto y herramientas también se ha depurado. Durante más de treinta años de vida útil de la máquina, esto ahorrará significativamente. Cummins ofrece constantemente actualizaciones a sus productos, y el motor V903 no ha pasado por alto este proceso. Para cumplir con los requisitos de aumento de potencia, recibió componentes adicionales del ajuste electrónico, un sistema de combustible modificado y varias variantes de turboalimentación.
Otro fabricante de motores mundialmente famoso, MTU, no considera al motor como un producto separado. Su concepto es suministrar el motor como parte de un complejo de propulsión completo (o unidad de potencia), que incluye transmisión, enfriamiento, filtración de aire, sistema de escape. De hecho, el fabricante de la máquina, utilizando varias desconexiones rápidas, simplemente debe conectar la unidad de energía con el combustible, refrigerante, aceite y cableado eléctrico, y luego la máquina ya puede moverse.
MTU ha desarrollado motores para varias máquinas pesadas por peso, y estas son toneladas 55 y más. Estos incluyen MBT, obuses autopropulsados y BMP grandes. Los vehículos de combate que pesan menos de 20-40 toneladas caen en la categoría media por peso.
Actualizaciones del motor V903
Aunque el motor Cummins V903 está instalado en el vehículo de combate Bradley del Ejército Americano, su compartimiento es relativamente pequeño. Esto significa que hay relativamente poco espacio para cambiar los componentes del motor o reemplazarlo con un motor más grande.
Por lo tanto, en orden. Para obtener la potencia necesaria, se realizaron algunas actualizaciones en el volumen existente; Esto afectó el sistema de refrigeración y otros componentes.
Cummins ha aumentado la potencia del motor VTA903E con 600 y 660 HP Potencia estándar hasta 675 hp. (recibió la designación VTA903E-T675) usando componentes de la segunda opción.
Esta actualización se implementó por primera vez en el programa para el obús autopropulsado de M109A7, pero en la medida de lo posible, es idéntico a la versión anterior del motor del obús de M109. El motor VTA903E-T675 modificado también está programado para su instalación en una versión mejorada de la ECP2 BMP de Bradley.
Máquinas actuales en las que está instalado el motor V903:
• máquina blindada de movimiento de tierras M9ACE (Armored Combat Earthmover) potencia 295 hp;
• Vehículo anfibio rastreado anfibio Vehículo de asalto anfibio (AAV7A1) hp 400;
• Vehículo anfibio rastreado anfibio Vehículo de asalto anfibio (AAV7A1 RAM / RS) hp 525;
• MLRS M270 potencia 500 hp;
• MLRS M270 potencia 600 hp;
• MLNO M270A1 con potencia HP 600. con control de combustible Centry;
• BMP Bradley M2A2 caballos de fuerza 600;
• Máquina de inteligencia Bradley M3A2 con caballos de fuerza 600;
• BMP Bradley M2A3 caballos de fuerza 600;
• Máquina de inteligencia Bradley M3A3 con caballos de fuerza 600;
• Obús autopropulsado 155-mm AS90 con potencia 660 hp; y
• Obús autopropulsado de 155 Paladin Mejora la administración con caballos de fuerza 675.
Categoría pesada
El jefe del departamento de ventas de MTU, Giovanni Spadaro, dijo que en la difícil categoría solo hay unas pocas empresas en el mercado que pueden proporcionar los motores adecuados.
"La situación con la flota actual de MBT es tal que durante el desarrollo y la fabricación de cada tanque se tuvo la intención de usar su propio motor de desarrollo local único, pero estos motores nunca se instalaron en otras máquinas en grandes cantidades", explicó.
Sin embargo, el tanque alemán Leopard 2 se exportó a gran escala con una unidad de potencia instalada de MTU basada en la serie 870. Aunque el desarrollo de motores locales, en particular en Medio Oriente y Asia Oriental, continúa, están más bien estimulados por el deseo político de ser independientes en tecnología militar en lugar de razones puramente económicas, y aquí Spadaro no está seguro de si esto resultará en la promoción a mercados extranjeros.
"Los vehículos pesados con orugas como el MBT o los obuses necesitan más potencia, por lo que necesitan motores especiales de tipo militar, como nuestros motores MTU 870, 880 o 890", dijo.
En cuanto a los vehículos con ruedas, difieren significativamente en que tienen una limitación de masa asociada con la configuración de la rueda (aproximadamente 35 toneladas) y, por lo tanto, los requisitos para la potencia de salida máxima son aproximadamente 800 hp. Por esta razón, las modificaciones de los motores de los camiones se suelen instalar en vehículos de ruedas.
El motor MTU de la serie 199 es una solución militar comercial preparada que cumple con estos requisitos. Spadaro notó que su compañía nunca dejó de invertir en desarrollos prometedores. El resultado fue el motor de la serie 880, que actualmente está instalado en la versión de exportación del tanque francés Leclerc, el obús Kunderum Thunder de Corea y el obús autopropulsado alemán PzH9.
No se puede comparar?
Hablando de nuevos desarrollos, Spadaro expresó con total confianza que la serie 880 es "el motor más avanzado para tanques pesados en el mundo" y que no hay ningún producto comparable aquí.
La serie 880 se refinó aún más al integrar un sistema de inyección de combustible de riel común que permite el uso de varios componentes electrónicos de inyección, lo que mejora la eficiencia del motor, reduce el consumo de combustible y permite un control más flexible del motor.
Sin embargo, Spadaro ve una tendencia a la baja en el tamaño de los motores para futuros automóviles. Para cumplir con esto, MTU desarrolló la serie 890, que llamó no solo una evolución, sino una "revolución" en relación con el peso, el tamaño y las características de consumo de energía del motor. El motor 890 está instalado en el Puma BMP del ejército alemán y tiene casi la misma potencia con tamaños significativamente más pequeños, por ejemplo, en comparación con los modelos de la serie 880.
"No solo proporcionamos el motor, sino que proporcionamos un sistema de propulsión completo, que incluye una transmisión, un generador de arranque avanzado, instalado entre el motor y la transmisión, que produce 170 kW de potencia para impulsar los ventiladores del sistema de refrigeración", dice Spadaro.
“Desde el volumen que se nos asignó para el compartimiento del motor, llenamos casi 92% con componentes, es decir, muy poco aire alrededor de la planta de energía y todo está empaquetado en este volumen. Pasó la calificación y en este momento algunas de las máquinas ya están en funcionamiento, y algunas todavía están en producción ".
El motor 880 está disponible en dos configuraciones, los cilindros 8 y 12. El primero produce la misma potencia 1000 hp, que el 890 alemán BMP Puma de diez cilindros. Con respecto al tamaño de la unidad de potencia, el motor de la serie 890 toma aproximadamente 70% del volumen equivalente de la unidad de potencia basado en el motor de la serie 880.
En cuanto a la velocidad del motor, 880 funciona con 2700-3000 rpm, y los motores de la serie 890 se desarrollan de 3800 a 4250 rpm. Los motores de la serie 890 tienen un diseño más integrado, ya que las tuberías y las bombas de aceite ya están integradas en el circuito interno del motor.
Entre otros solicitantes, los motores de las series 890 y 880 también se consideraron para el programa del Ejército de los EE. UU. En el vehículo de combate en tierra del vehículo de combate terrestre (antes de que se cerrara). Además, la empresa MTU no tiene aversión a participar en el nuevo programa para un vehículo de combate prometedor Future Fighting Vehicle.
Impulsión eléctrica
Debido a sus características como la velocidad de rotación, la potencia y las dimensiones, los motores de la serie 890 también son adecuados para los sistemas de propulsión eléctrica.
En un sistema accionado mecánicamente, la potencia generada por el motor diesel se transmite mecánicamente a las ruedas o pistas a través de la caja de engranajes. En los sistemas impulsados eléctricamente, un motor diesel está conectado a un generador, que transforma la energía producida por el motor en una eléctrica. Esta energía eléctrica se utiliza para impulsar uno o más motores eléctricos que conducen un automóvil y también se puede utilizar para abastecer a los consumidores a bordo.
Sin embargo, Spadaro dijo que en la actualidad la demanda de automóviles eléctricos es limitada: “En nuestra opinión, ahora es más probable que los clientes busquen opciones con menos riesgo debido a limitaciones de tiempo y presupuesto. Tradicionalmente, el negocio militar siempre ha sido una fuerza impulsora en las nuevas tecnologías. Por lo tanto, creo que este es solo un período que debemos atravesar debido a dificultades financieras ".
La compañía ofrece unidades de alimentación completas basadas en las series 890, 880 y 199. MTU EuroPowerPack, basado en la serie 880, es un sistema de tracción trasera para el prototipo del tanque turco Altay, que combina el motor MT 883 MT con la transmisión Renk HSWL 295 TM.
Para la categoría media, la compañía también puede proporcionar sistemas completos de propulsión. Sin embargo, esta opción tampoco está excluida: el fabricante de la máquina recibe solo el motor y el sistema de refrigeración de la empresa MTU y fabrica el resto de los componentes o los recibe de otro proveedor.
MTU también desarrolla otros motores para tareas militares especiales. Un ejemplo muy reciente: para el vehículo de reconocimiento Ajax británico (anteriormente Scout SV), se seleccionó el motor de la serie 199. La base de este motor es el motor de un camión, que fue modificado por MTU según los estándares militares.
Desarrollo de componentes
Honeywell suministra motores de turbina de gas AGT1500 para los tanques M1 Abrams del Ejército de los EE. UU. Él, después del tanque alemán Leopard, es uno de los tanques occidentales más exitosos en el mercado de exportación. Según la compañía, el motor AGT1500 está instalado en los tanques Abrams del 1979 del año, en el que han pasado un total de más de 40 millones de millas. La compañía también agregó que en el marco del reciente programa de modernización de la central eléctrica TIGER (Revitalización Total Integrada del Motor), cuyo objetivo era reducir los costos operativos, se logró un ahorro de combustible del 13% en comparación con la versión anterior del motor.
La compañía trabaja constantemente para mejorar los motores, aumentando su eficiencia y potencia y reduciendo el tamaño y el peso. Un portavoz de la compañía dijo que esto se logra a través de "materiales modernos resistentes al calor, huecos más pequeños, aerodinámica mejorada y circuitos de enfriamiento auxiliares mejorados".
La eficiencia se puede lograr mejorando el sistema de inyección de combustible, donde se puede recompensar la proporción correcta de productos químicos en la cámara de combustión. También dijo que la optimización de la mezcla aire-combustible se puede lograr a través de métodos mejorados de atomización del combustible, diseños mejorados de la cámara de combustión y esquemas mejorados de enfriamiento.
La compañía confirmó que, dado que las máquinas militares funcionan en condiciones ambientales adversas, la filtración de aire es un "problema importante".
Según un representante de la compañía: “El mantenimiento adecuado del sistema de filtración de aire es imprescindible para garantizar que el motor no sufra la absorción de arena y polvo. Todos los motores que se conectan al “mundo exterior”, incluidos la succión y el escape, el sistema de refrigeración, el sistema de combustible, los controles, la fuente de alimentación, los arrancadores y la filtración de aire, deben empaquetarse en una sola unidad para garantizar el funcionamiento correcto del motor y su máxima eficiencia. "Para los motores de turbina de gas, se utilizan modernos instrumentos de dinámica de fluidos basados en computadora para reducir las pérdidas de entrada y salida y mejorar los circuitos de refrigeración internos y externos".
En octubre, 2015, la compañía Honeywell recibió un contrato por un valor de 20 millones de dólares del Ejército de los EE. UU. Bajo el programa TIGER para continuar suministrando piezas para el motor AGT 1500
Mejoras mayores
MTU toma el motor como base, agrega turbocompresores para aumentar la potencia, introduce lubricación en el cárter seco y otras modificaciones para hacer que el motor sea adecuado para un producto militar terminado. La compañía implementó un esquema similar en la nueva máquina Ajax, cuya base es la máquina ASCOD de General Dynamics, que está en servicio con España y Austria. El motor 6V 199 también se instala en el vehículo con ruedas GD Piranha V, que Dinamarca seleccionó en abril 2015.
Los motores Caterpillar se instalan en el Stryker US Army y en los vehículos y camiones tácticos, así como en los vehículos tácticos del Cuerpo de Marines, que en total representan el 95% de toda la flota de vehículos con ruedas de las fuerzas armadas de los EE. UU. Además, los motores de esta compañía están instalados en vehículos blindados del ejército británico.
La compañía instala su motor diésel C9.3 en el KNIXX 2 8xNNXX de Singapore Technologies Kinetics (Terrex 8 tiene un motor 1 hp) y ofrece el motor C450 para el programa ACV9.3 del Cuerpo de Marines. Tiene dos niveles de potencia (1.1 hp para órdenes de combate y 600 hp en otros casos), entre los cuales el conductor puede cambiar.
Según un representante de Honeywell, la estrecha colaboración entre el proveedor del motor y el fabricante de la plataforma es muy importante al instalar el motor en la máquina.
“Las soluciones son optimizar los sistemas de admisión y escape, integrar el sistema de control e integrarse con la transmisión. Cada máquina tiene sus propias características únicas con respecto a la integración del motor ".
La compañía también señaló que, además de garantizar la correcta integración de todos los componentes en el motor, los talleres de reparación deberían tener todos los repuestos necesarios para mantener la salud y la preparación de cualquier máquina. En octubre, 2015, la compañía Honeywell, recibió un contrato por un valor de 20 millones de dólares del Ejército de los EE. UU. Bajo el contrato TIGER para continuar suministrando piezas para el motor AGT 1500.
La compañía es optimista sobre el futuro y cree que el mercado de motores militares se mantiene a flote, a pesar de las dificultades financieras. “Aunque los presupuestos militares para los desarrollos actuales y nuevos son limitados, los vehículos blindados pesados seguirán siendo una parte integral de las fuerzas armadas durante las próximas décadas. Además de los nuevos proyectos, todavía hay una gran cantidad de vehículos blindados pesados en todo el mundo que necesitan nuevas actualizaciones y reparaciones importantes. La financiación para nuevos programas de desarrollo será limitada, lo que, como resultado, pondrá en primer plano la modernización de las máquinas y sistemas existentes ".
Materiales utilizados:
www.shephardmedia.com
www.cummins.com
www.mtu-online.com
www.honeywell.com
www.cat.com
www.wikipedia.org
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