Klasyfikacja kołowych transporterów opancerzonych

fot. producent

Znaczna ilość ośrodków konstrukcyjnych i produkcyjnych oznacza przede wszystkim bogatą ofertę dla użytkownika, którym jest wojsko. Związany jest z tym również natłok informacji, często mających przede wszystkim wartość handlową, zakłócających doraźną, ale w miarę precyzyjną ocenę pojazdów, zwłaszcza gdy nie ma możliwość bezpośrednich testów. Uzasadnione jest określenie kryteriów, które umożliwią dokonanie podziału wśród Kołowych Transporterów Opancerzonych. Zaliczenie pojazdu do określonej według przyjętych kryteriów grupy będzie niosło za sobą informacje o jego możliwościach lub wartości bojowej. Bardzo naturalnym podziałem, jaki się nasuwa, jest podział według daty produkcji. Jednak takie kryterium może być nieco mylące. Nie we wszystkich krajach, rozwiązania techniczne wchodziły do produkcji w tym samym czasie. Producenci przystępowali do prac nad transporterami o zbliżonym poziomie technicznym w różnych okresach. Często upływał znaczny okres czasu od zaprezentowania prototypu do jego zakupu przez wojsko. Na przykład w przypadku międzynarodowego programu MRAV Boxer (Multi-Role Armoured Vehicle – wielozadaniowy transporter opancerzony) od momentu rozpoczęcia prac do wdrożenia minęło 8 lat. Ponadto niektóre wozy przechodzą gruntowne modernizacje co powoduje, że choć minęło kilkadziesiąt lat mamy doczynienia z jakościowo innym  pojazdem (przykładem może być „Skot” i jego modernizacja do wersji „Ryś”).

Innym rodzajem klasyfikowania Kołowych Transporterów Opancerzonych może być podział ze względu na przeznaczenie. Jednym z rodzajów przeznaczenia KTO jest użycie ich jako bojowy wóz piechoty – partner czołgu, którego pierwszoplanowym zadaniem jest zwalczanie innych bwp.

Inna koncepcja użycia wozów bojowych przewiduje użycie ich w konfliktach na dużą skalę ale jako wozy „drugiej linii”. Powstały dla takich zadań pojazd musi łączyć w sobie wiele cech:

– mieć możliwość stosowania różnorodnego uzbrojenia;
– zapewniać ochronę na odpowiednim poziomie;
– być podatnym na zabudowę odmian specjalnych.

Następnym przeznaczeniem KTO są konflikty lokalne. Konstrukcja pojazdów z tej grupy pozwala bardzo szybko przemieszczać im się na miejsce działania drogą lotniczą. Ich główna zaletą jest wysoka mobilność w terenie, możliwość pokonywania przeszkód wodnych pływaniem (jeśli wymagają tego lokalne warunki). Siła tych wozów polega na użyciu ich jako kompletnego ugrupowania, całością. Dlatego muszą być one podatne na zabudowę i tworzenie różnych wersji specjalnych takich jak: transporter piechoty, platforma nośna moździerza, nośnik ppk, wóz rozpoznania, wóz kierowania ogniem, wóz inżynieryjny, wóz dowódczy, wóz medycznej ewakuacji, wóz rozpoznania skażeń, wóz wsparcia ogniowego, haubica samobieżna 155mm Przykładem może być amerykańska koncepcja przejściowego brygadowego ugrupowania bojowego (IBCT- Interim Brigade Combat Team).

Pojazdy tej grupy uzyskują walory predysponujące je do konfliktów lokalnych przede wszystkim dzięki:

– przystosowaniu do transportu lotniczego (dzięki wymiarom i odpowiedniej masie bojowej);
– mocnym jednostkom napędowym wraz z hydrokinetycznymi skrzyniami biegów;
– ogumieniu wraz z układami cpk oraz wkładkami;
– zwolnieniu kierowcy z wielu czynności w celu maksymalnego skupienia się na obserwacji przedpola (dzięki pokładowym systemom diagnostycznym, automatycznej blokadzie mechanizmów różnicowych, ABS);
– podatności na zabudowę różnych wersji uzbrojenia.

Ponieważ ogólne tendencje w zakresie rozwoju KTO zmierzają w kierunku tworzenia pojazdów spełniających wymagania dla wozów współpracujących z czołgami, wozów „drugiej linii”, wozów przeznaczonych do udziału w konfliktach lokalnych. Przedstawiony podział może znaleźć swoje praktyczne zastosowanie.

Wśród czołgów przyjął się podział na generacje. Jest to klasyfikacja mówiąca o przynależności do grupy charakteryzującej się podobnymi rozwiązaniami konstrukcyjnymi, często mimo odległej daty wprowadzenia do produkcji. Podobny podział powinno się wprowadzić do nomenklatury Kołowych Transporterów Opancerzonych. W zasadzie taki egzystuje ale jest on stosowany przez producentów. Jednak każdy z producentów ma inne etapy wprowadzania do produkcji określonych rozwiązań, ponadto zaliczenie swojego wyrobu do wyższej generacji wywołuje oddźwięk marketingowy. Z analizy: rozwiązań konstrukcyjnych występujących w układach kołowych transporterów opancerzonych, poziomu ochrony balistycznej, uzbrojenia, wyłania się podział na cztery generacje.

fot. Milcar

Pierwsza generacja Kołowych Transporterów Opancerzonych powinna objąć pojazdy zbudowane w linii prostej na bazie samochodu. Najczęściej są to pojazdy dwu lub trzyosiowe, często bez napędu na wszystkie koła. W układzie napędowym przeważają silniki benzynowe (niekiedy jeszcze w technice dolnozaworowej) lub wysokoprężne, bez żadnych modyfikacji w stosunku do silnika samochodowego. Konstrukcja podwozia oraz układu jezdnego pochodzi bezpośrednio od samochodu będącego bazą dla nowego pojazdu. Układy centralnego pompowania kół czy wkładki chroniące przed przebiciem są wyposażeniem opcjonalnym i rzadko stosowanym.

Ochronę załogi i sprzętu zapewniona jest w zasadzie tylko przed drobnymi odłamkami. Jako materiały ochronne stosowane są kilkumilimetrowej grubości płyty stalowe, worki z piaskiem lub niewielki ilości laminatu. Taka struktura ochrony wynika z tego, że pancerz nie jest projektowany jako oddzielny i zasadniczy element, tylko jest on dołączany do podwozia samochodowego. Również z tego względu ergonomia wnętrza pozostawia wiele do życzenia pod względem wypełniania funkcji KTO.

Uzbrojenie stanowią karabiny będące na wyposażeniu załogi. Ogień może być prowadzony z otworów strzelniczych.

Kołowe Transportery Opancerzone pierwszej generacji odnajdziemy już w czasach drugiej wojny światowej (np. w Powstaniu Warszawskim), czy w czasach współczesnych, gdy budowane są na doraźne potrzeby uczestników lokalnych konfliktów (często przez samych żołnierzy).

fot. producent

Druga generacja kołowych transporterów opancerzonych to pojazdy, które już w fazie projektowania, zawierają rozwiązania przeznaczone dla Kołowych Transporterów Opancerzonych. W odniesieniu do samochodów są odrębnymi konstrukcjami, jednak zastosowane poszczególne rozwiązania nie należą do nowoczesnych.

W układach napędowych przeważa konfiguracja z napędem na wszystkie koła (4×4, 6×6, 8×8, 10×10). Stosowane są gaźnikowe silniki benzynowe lub wysokoprężne (rzadko doładowane). W układzie przeniesienia mocy występują przekładnie automatyczne (z przekładnią hydrokinetyczną) lub półautomatyczne, najczęściej ze skrzynią rozdzielczą. W układzie jezdnym stosuje się koła wyposażone we wkładki pozwalające na krótkotrwałą jazdę z przebitą oponą (dość rzadko występuje centralne pompowanie kół). Opony mają możliwe duże rozmiary i terenowy bieżnik. Istniej możliwość mechanicznego blokowania mechanizmów różnicowych (występują osiowe i/lub międzymostowe). Układy hamulcowe są przeważnie dwuobwodowe, hydrauliczne. Stosowane są hamulce bębnowe. Układy kierownicze są wspomagane hydraulicznie. Układ zawieszenia może być zależny lub niezależny. Pokonywanie przeszkód terenowych jest na wysokim poziomie (niedostającym wiele od późniejszej generacji). W zależności od potrzeb wśród pojazdów drugiej generacji pojawiają się wersję pozwalające pokonywać przeszkody wodne pływaniem. Uwzględniona jest potrzeba transportu lotniczego.

Jak wspomniano druga generacja to pojazdy od początku do końca projektowane jako osobna kategoria. Widać to przede wszystkim po kadłubie. Stanowi on jednolitą, samonośną konstrukcje, może być niekiedy posadowiony na ramie. Takie podejście do projektowania gwarantuje dobrą ergonomię dla członków załogi oraz pozwala na zabudowę specjalistyczną.

Systemy takie jak: układ ABC, klimatyzacja, dodatkowe ogrzewanie występują w pojeździe opcjonalnie.

Poziom ochrony balistycznej jest wystarczający przeciwko amunicji kalibru 7,62 mm oraz 12,7 mm (z przodu). Istnieją rozwiązania pozwalające na prostą adaptacje dodatkowych osłon w postaci dokręcanych płyt pancernych-stalowych, co dodatkowo wzmacnia ochronę przed odłamkami i przeciwko pociskom kalibru 14,5 mm.

Uzbrojenie w zależności od wersji obejmuje: karabiny kalibru 7,62 mm oraz 12,7 mm, systemy wieżowe z armatą kalibru 25/30mm, armaty 105 mm, pojedyncze moździerze 120 mm.

Kołowe Transportery Opancerzone drugiej generacji zaczęły pojawiać się w latach sześćdziesiątych, znajdują się na wyposażeniu wielu armii do dzisiaj. Ostatnie wdrożenia były jeszcze w latach dziewięćdziesiątych.

fot. producent

Trzecia generacja Kołowych Transporterów Opancerzonych to pojazdy odcinające się od poprzedniej generacji poprawą wszystkich parametrów, co wynika z porównania charakterystyk technicznych, wozów będących swoimi odpowiednikami w poszczególnych generacjach. Polepszenie parametrów związane jest z optymalizacją fazy projektowania (większe wykorzystanie badań symulacyjnych), stosowaniem systemów elektronicznych, informatyzacją, nowymi materiałami. Nie we wszystkich układach dostrzeżemy, skokową poprawę parametrów. Taki niewielki wzrost dotyczy układów napędowych. Nadal występuje w układzie, jako główne źródło energii, silnik wysokoprężny. Pomimo wykorzystywania nowoczesnych układów wtryskowych, sterowania elektronicznego, powszechnego doładowania, dodatkowego chłodzenia wzrost mocy w porównaniu do drugiej generacji nie jest wielki. Powodem jest konieczność zachowania norm czystości spalin.

W stosunku do drugiej generacji, duży nacisk położono na zwolnienie kierowcy z wielu czynności powodujących jego dekoncentrację z obserwacji przedpola w czasie jazdy. W tym celu pojazdy wyposaża się wyłącznie w automatyczne przekładnie (przeważnie sześcio lub siedmiobiegowe) ze sprzęgłem hydrokinetycznym. Blokady mechanizmów różnicowych są albo samoblokujące albo sterowane automatycznie (np. poprzez systemy Automativ Drive System). Kierowca otrzymuje pełną informację o stanie poszczególnych układów w czasie jazdy. Stało się to możliwe między innymi dzięki wymianie informacji przy pomocy sieci CAN. Sieć informatyczne oraz jednostki centralne (komputery), pozwalają gromadzić dane. Służy to między innymi do diagnostyki transportera. Położono nacisk na poprawę stateczności pojazdu w ruchu, w tym celu stosowane są układy ABS (posiadające zakres działania także w terenie). Bezpieczeństwo utraty możliwości hamowania zwiększa też stosowanie ilości obwodów hamulcowych równych liczbie kół. Standardem jest stosowanie zautomatyzowanego systemu pompowania kół, zmieniającego ciśnienie w zależności od rodzaju nawierzchni i od prędkości jazdy. W układzie zawieszenia stosowane są elementy indywidualne (zwieszenie niezależne) hydropneumatyczne. Takie rozwiązanie daje możliwość poprawy komfortu, zmiany prześwitu w zależności od rodzaju drogi czy sposobu transportowania. Dostrzeżono, że czas przebywania załóg w transporterach znacznie się wydłużył dlatego standardem są układy klimatyzacji i dodatkowego ogrzewania.

Największy skok jakościowy, w stosunku do poprzedniej generacji, obejmuje ochronę załogi. Osobnym zagadnieniem w fazie projektowania transportera stało się podejście do ochrony przed wybuchem miny. Wychodzi się z założenia, że struktura pojazdu musi pozostawać zachowana, pod działaniem narastającego ciśnienia wybuchu i nie może zostać rozerwana na fragmenty. Dlatego ważne stało się „czyszczenie” podłogi pojazdu, czyli zmniejszenie ilości mocowanych części i wyposażenia, mogących oderwać się i razić jak odłamek. Doprowadza to do ograniczeń wożonego osprzętu i łączenia jego funkcji.

Są stosowane dodatkowe elementy amortyzujące w mocowaniu siedzisk do dachu. Nogi spoczywają na specjalnych dystansowych powierzchniach najlepiej także mocowanych do dachu z wykorzystaniem elementów amortyzujących w mocowaniach.

Dla osłabienia pierwszego działania wybuchu wykonywane są grodzie w dnie kadłuba Płyty pancerne chroniące przed minami dno kadłuba mogą pod wpływem wybuchu wyginać się do 20 cm do wnętrza. Odkształca przestrzeń musi pozostać wolna we wnętrzu pojazdu („przestrzeń wyboczenia”). To prowadzi do mocnego ograniczenia przestrzeniu użytkowej pojazdu lub do podwyższenia jego sylwetki. Konstrukcja osłon przeciwminowych składa się ze wzmocnionej struktury pomniejszającej rozrywanie. Dlatego używane są najlepsze gatunki stali. Dno wzmacnia się odpowiednio stalowymi płytami.

Do ochrony przeciwko współczesnym minom nie wystarczają stalowe płyty. Nowoczesne miny przebijają 70 mm stali pancernej. Taka grubość płyty jako ochrona byłaby za ciężka. Muszą być zastosowane inne metody przeciwko balistycznemu zagrożeniu jakie stanowi pocisk (miny wyrzucające pocisk w postaci talerza). Ten efekt uzyskuje się poprzez stosowanie wysoko spiekanej ceramiki, pancerza warstwowego, „spolajnerów” (na przykład laminatów). Takie opancerzenie jest o wiele droższe i wykorzystuje o wiele więcej miejsca – pojazd może być przez to wyższy do 10 cm. Inne elementy ochrony przeciw minowej to ukształtowanie dna poprzez nadanie kulistego kształtu.

Stosowanie nowych materiałów na pancerze dodatkowe spowodował wzrost ochrony balistycznej do IV poziomu wg Stanagu 4569.

W dziedzinie uzbrojenia, oprócz możliwych do wykorzystania zestawów dla wozów drugiej generacji, montowane są:

• – w pełni stabilizowane systemy wieżowe 25/30 mm (jedno lub dwu osobowe);
• – automatyczne systemy wieżowe z działkami kalibru od 12, 7 do 40 mm;
• – wyrzutnie pocisków kierowanych trzeciej generacji;
• – automatyczne dwulufowe moździerze 120 mm;
• – haubice 155 mm.

fot. producent

Kołowe Transportery Opancerzone trzeciej generacji zaczęto budować pod koniec lat dziewięćdziesiątych.

Praktycznie jednocześnie z wprowadzaniem pojazdów trzeciej generacji rozpoczęły się prace nad powstanie kołowego transportera opancerzonego czwartej generacji. Nowy pojazd powinien wyraźnie odciąć się od pojazdów trzeciej generacji w większości stosowanych rozwiązań.

Planuje się podniesienie możliwości transporterów w zakresie:
– zasięgu ich działania;
– obserwacji terenu;

• – maskowania;
• – ochrony załogi;
• – mobilności;
• – ergonomii.

Szczególnego postępu jakościowego należy upatrywać choćby w układach napędowych. W tym celu w pojazdach czwartej generacji konieczne będzie odcięcie się od dotychczasowej jego konstrukcji by uzyskać zamierzony efekt. Możliwe warianty to napęd:  spalinowo – elektryczny, hybrydowo-elektryczny lub w pełni elektryczny. Kompromisem, spośród nie nadającego się do „cichych” działań napędu spalinowo-elektrycznego oraz kosztownego wariantu elektrycznego opartego na drogich ogniwach paliwowych, wydaje się być napęd hybrydowo-elektryczny. Aktualnym przykładem jest zaprezentowany po raz pierwszy w 2002 roku przez koncern General Dynamics pojazd AHED (Advanced Hybrid Electric Drive). Jego układ napędowy stanowią silniki elektryczne montowane w piastach kół. Zasilanie ich energią elektryczną odbywa się z dwóch strumieni. Jeden z nich stanowi generator o mocy 200 kW, który jest połączony oraz napędzany przez silnik spalinowy (diesel). Dodatkowe źródło energii to akumulatory o mocy 200 kW, które są doładowywane przez generator energią uzyskiwaną podczas hamowania pojazdu. W sumie do dyspozycji dla 19 tonowego demonstratora technologii jest 400 kW. Zaletami hybrydowego napędu mają być:

• – cichobieżność;
• – trudna do wykrycia niska sylwetka kadłuba;
• – korzystna sygnatura akustyczna i termalna (maskowanie pojazdu);
• – duża objętość użytkowa wnętrza dzięki wyprowadzeniu elementów napędowych do kół i braku wałów, przekładni itp.;
• – bardzo dobra dynamika
• – niskie zużycie paliwa.

Trudnościami do pokonania w militarnych zastosowaniach napędu hybrydowego wydaje się być konieczność silnej ochrony akumulatorów oraz mocno rozbudowana elektronika, która również powinna być dobrze chroniona. Wydaje się problematyczne osiąganie dostatecznie dobrego poziomu ochrony przy zachowaniu wymogu transportu lotniczego pojazdów FCS samolotami C-130 ze względu na konieczność zachowania masy poniżej 19 ton (w tym wypadku koncepcja pojazdu IV generacji nie współgra z przestarzałymi środkami transportu lotniczego).

KTO IV generacji będzie najprawdopodobniej wyposażony w pełni aktywne zawieszenie  hydropneumatyczne, które pozwoli  na:

• – redukcje masy własnej pojazdu:
• – zwiększenie objętości użytkowej wnętrza;
• – automatyczną bądź manualną regulację prześwitu;
• – lepszą stabilność przy prowadzeniu ognia oraz przy gwałtownych manewrach;
• – obniżenie poziomu obciążeń dynamicznych działających na załogę, przez co wydłużenie czasu ich pracy;
• – zwieszenie prędkości w terenie.

W dziedzinie maskowania oprócz optymalizowania sygnatury termalnej akustycznej należy wspomnieć o pokryciu absorberami mikrofalowymi (technologia stealth).

Ze względu na ograniczenia masy całkowitej, nie należy się spodziewać znacznego wzrostu poziomu biernej ochrony balistycznej. W zakresie pancerza zasadniczego wystąpią rozwiązania pokrewne transporterom trzeciej generacji. Pancerz strukturalny będzie kombinacją płyt ze stali pancernej oraz ceramicznych, zapewniającej dla pojazdu o masie do 20 ton ochronę przed pociskami przeciwpancernymi kalibru 14,5 mm z odległości 30 m.

Należy się natomiast spodziewać angażowania systemów aktywnych. Jest to zrozumiałe jeśli weźmie się pod uwagę, że by zapewnić ochronę przed typową wyrzutnią granatów
RPG 7, pancerz homogeniczny musiałby mieć grubość 300 mm RHA. Ochrona dla przyszłych transporterów obejmuje spójną całościowa koncepcję, które zobrazowano w tabeli nr 1.

Tabela nr 1 Koncepcja ochrony KTO IV generacji.

Na razie wątpliwe jest użycie pancerza reaktywnego ze względu na możliwość odkształcenia pancerza zasadniczego oraz na znaczny wzrost wymiarów, chociaż istnieją opracowania przeznaczone dla pojazdów lekko opancerzonych. Taki pakiet osiąga wagę średnio 4000 kg i powiększa szerokość o 600 mm. Prawdopodobne natomiast staje się wykorzystanie pancerza „smart”, gdzie o chwili i miejscu inicjacji ładunku energetycznego niszczącego pocisk, będzie decydował mikroprocesor na podstawie informacji z czujnika (mikroprocesor wraz z czujnikiem znajdują się w każdym z elementów, którymi pokryto pancerz zasadniczy).

Innym wariantem jest wykorzystanie pancerza elektromagnetycznego. Jest on przeznaczony do ochrony przed pociskami kumulacyjnymi. Idea jego działania polega na poddaniu ładunku kumulacyjnego, który przebił warstwę wierzchnią pancerza, bardzo silnemu polu magnetycznemu, wytwarzanemu pomiędzy płytami pancerza elektromagnetycznego. Silne pole magnetyczne ma spowodować deformację ładunku kumulacyjnego. Rozproszony ładunek kumulacyjny będzie zatrzymywany przez pancerz zasadniczy.

Walka z bronią typu rpg to domena pancerzy. Walka z przeciwpancernymi pociskami kierowanymi w przypadku Kołowego Transportera Opancerzonego to unikanie trafienia. W tym celu wóz IV generacji wyposażony będzie w systemy ochrony aktywnej. Mogą zostać zastosowane zarówno systemy niszczące lub przeciwdziałające. System niszczący namierza i niszczy ładunek zanim ten trafi wóz poprzez rażenie odłamkami z wybuchających kaset. System przeciwdziałający zakłóca lub zmienia tor lotu pocisku przy użyciu środków pozorujących (np. gorący dym) lub zakłócających (w przypadku naprowadzania falami radiowymi). Wozy IV generacji aby „przeżyć” będą musiały być wyposażone w:

• – czujniki ostrzegania o promieniowaniu podczerwonym;
• – czujniki ostrzegania o promieniowaniu laserowym;
• – czujniki ostrzegania o promieniowaniu radarowym;
• – urządzenie identyfikujące sygnały;
• – procesor analizujący odebrany sygnał, pozwalający klasyfikować zagrożenie i przeciwdziałać.

W przypadku KTO IV generacji zostanie ograniczona liczba członków załogi, przy czym tylko niewielka część parku wozów będzie pojazdami załogowymi. Część pojazdów będzie półautonomiczna. Te wozy będą eksploatowane bez załogi i kierowane z wozów załogowych.

Zadania takie jak: rozpoznanie, rola stanowisk obronnych, prowadzenie bezpośredniego ognia, wykonywać będą platformy autonomiczne, czyli takie, które nie potrzebują udziału operatora.

Pojazdów IV generacji nie ma na wyposażeniu (istnieją prototypy o różnym stopniu zaawansowania) trwają natomiast nad nimi (lub ich elementami) prace badawcze i rozwojowe, które wkrótce przedstawimy

Podsumowanie

Proponowany podział Kołowych Transporterów Opancerzonych na generacje, uwzględnia przynależności do grupy charakteryzującej się podobnymi rozwiązaniami konstrukcyjnymi. Zaliczenie KTO do danej generacji pozwala na czytelną ocenę jego poziomu technologicznego bez uwzględniania daty produkcji czy marketingowych haseł producentów.

Bibliografia

Artykuł opracowano na podstawie materiału pt.: „Generacje kołowych transporterów opancerzonych”, który ukazał się w Zeszytach Naukowych Wyższej Szkoły Oficerskiej Wojsk Lądowych nr 1(139)/2006 po konsultacji z autorem ppłk. dr. inż. Przemysławem Simińskim.