Rozvoj technologií pro zvyšování taktické a operační mobility techniky pozemního vojska

Na roky 2004 – 2009
Odpovědný řešitel: plukovník prof. Ing. Miroslav VALA, CSc.

Charakteristika záměru – cíle řešení:

Zajištění mobility pozemní techniky představuje komplex opatření.

Dílčí úkoly – průřezově zahrnují nejdůležitější části celé problematiky:

• výzkum metod výběru vhodné techniky v rámci akvizičních procesů,
• výzkum pohyblivosti, manévrovatelnosti zaměřený na kolová vozidla,
• výzkum modernizace poháněcích soustav a podvozků se zaměřením na pohyblivost a manévrovatelnost pásové techniky,
• výzkum možností rozvoje ženijních a stavebních strojů jako prostředků pro podporu zabezpečení pohyblivosti kolové a pásové techniky,
• výzkum zvyšování pohotovosti, spolehlivosti a bezpečnosti vojenské techniky,
• výzkum metod bezdemontážní technické diagnostiky,
• výzkum možností řešení mobilních prostředků pro nápravnou údržbu,
• rozvoj moderních forem vzdělávání potřebných odborníků.

Dílčí úkoly – vedoucí řešitelé týmů:

1. Manévrovatelnost a průchodivost vozidel v terénu. (plk. prof. Ing. Miroslav Vala, CSc. K-202)
2. Hodnocení technických parametrů a směry rozvoje MVT. (doc. Ing. Pavel Braun, CSc. K-202)
3. Progresivní konstrukční řešení pásových podvozků. (plk. doc. Ing. Milan Chalupa, CSc. K-216)
4. Rozvoj ženijních a stavebních strojů. (pplk. doc. Ing. Zdeněk Hejmal, CSc. K-203)
5. Zvyšování pohotovosti vojenské mobilní techniky. (pplk. doc. Ing. Štefan Čorňák, Dr. K-202)
6. Rozvoj progresivních metod hodnocení technického stavu. (prof. Ing. Jiří Stodola, DrSc. K-202)
7. Racionalizace oprav vojenské mobilní techniky. (pplk. Ing. Jan Furch, Ph.D. K-202)
8. Rozvoj moderních forem výuky specialistů v oblasti MVT. (plk. prof. Ing. Miroslav Vala, CSc. K-202)

Dosavadní výsledky řešení – dílčí oblasti:

1) Manévrovatelnost a průchodivost vozidel v terénu.
V oblasti pohybu vozidel na komunikacích byla v první fázi provedena základní analýza typických nehod vozidel na komunikacích a analýza jejich příčin. Na základě tohoto rozboru byly vytipovány kritické stavy zaměřené na případy smyku a převrácení vozidel a pro jejich modelování bylo navrženo ideové řešení algoritmu výpočtu.

Dále byly odvozeny vztahy omezující podmínky pro případy smyku a převrácení vozidla při průjezdu směrovým obloukem v kombinaci s podélným a příčným sklonem vozovky a pro případy kombinace směrového oblouku s výškovým obloukem konvexního a konkávního charakteru. Na základě toho byl zpracován model průjezdu vozidla směrovým obloukem a jeho funkčnost byla ověřena kontrolním výpočtem.

V oblasti průchodivosti byla provedena analýza současného stavu řešení problematiky průchodivosti vozidel v terénu. Byly analyzovány hlavní druhy málo únosného terénu a příčiny ztráty průjezdnosti vozidel v těchto podmínkách. Pro málo únosný terén byl zpracován ideový návrh algoritmu dílčího modelu, který řeší především otázky adheze a odporu valení. Byly realizovány zkoušky průjezdnosti vozidel v bořivém terénu.

Dále byl zpracován model překonávání bořivého terénu zaměřený na výpočet odporu proti pohybu vozidla a způsob výpočtu tažných sil potřebných pro vyproštění vozidla při lehkém, středním a těžkém zapadnutí.

Byly vyhodnoceny provedené zkoušky měření tažných sil v písčitém terénu a výsledky měření byly použity pro verifikaci modelu. Porovnání vypočtených a naměřených výsledků prokázalo plnou použitelnost modelu.

2) Hodnocení technických parametrů a směry rozvoje MVT.
V průběhu řešení VZ byl proveden výběr a analýza parametrů vozidel pro optimalizaci. V praxi může tento výsledek sloužit zejména jako metodický postup k tomu, jak správně formulovat požadavky zákazníka, aby výrobek měl pro jeho potřeby optimální parametry, tedy aby byl tzv. „šitý na míru“, (zejména v případě zadání požadavku na vývoj). Dále byly navrženy možnosti efektivního získávání a archivace parametrů kolových vozidel a upgradována sestavená „Databáze vozidel“, která v praxi slouží pro archivaci dat o kolových vozidlech s cílem umožnit neustále sledovat a vyhodnocovat technické parametry vozidel s možností analýzy trendů a vývojových tendencí.

Pro podporu řešení dílčího úkolu VZ byl zpracován přehled a teoretický rozbor metod, v současné technické praxi používaných k hodnocení technické úrovně výrobků a k nalezení optimálních řešení. Na základě tohoto přehledu bylo provedeno posouzení vhodnosti uvedených metod pro hodnocení a optimalizaci parametrů vojenských kolových vozidel.

Dílčím výsledkem řešení VZ je příprava návrhu obecně platné „Metodiky pro hodnocení technické úrovně vozidel a výběr optimální varianty“, spočívající v aplikaci Saatyho metody charakteristického vektoru s využitím mocninné funkce.

Navrhovaná metodika je průběžně ověřována na praktických případech – hodnocení vozidel různých kategorií s cílem výběru optimální varianty.

3) Rozvoj ženijních a stavebních strojů.
Byla provedena analýza současného stavu a vývojových trendů konstrukce mobilních vojenských mostů takzvané nůžkové konstrukce a výsuvných koncepcí.

Byl vytvořeny jednotlivé modely vzorků jednotlivých materiálů na simulaci pomocí MKP. Byly prováděny simulace Charppyho kladiva v prostředí ANSYS Workbench na vybraných materiálech a to Al-Zn-Mg a Ti10V2Fe3Al.

Byl vytvořen model svařovaného modulového mostního pole v prostředí CAD Autodesk Inventor. Byl proveden ideový návrh modulu mostního pole a analýza metod posuzování konstrukčních materiálů na křehký lom.
Dále byl proveden návrh potřebných konstrukčních úprav nůžkové mostovky, pokládacího zařízení a zapojení jeho hydraulického pohonu.

Byly provedeny experimenty vysokorychlostního obrábění dřeva v rámci spolupráce s MZLU Brno – projekt EUREKA. Z výsledků experimentů a podrobné analýzy teoretických závěrů jsou potvrzeny předpoklady, že v současné době je možné používat efektivnější způsoby obrábění (řezání) dřeva i v podmínkách AČR.

Vytvoření dynamického systému spalovacího motoru(T-924), vygenerování potřebných dat pro vytvoření trénovací a testovací množiny. Analýza vlastností a posouzení vhodnosti dopředných neuronových sítí pro danou aplikaci.

Praktické ověření v laboratorních podmínkách na hodnotách úhlové rychlosti naměřené na reálném objektu potvrdilo schopnost zvolené neuronové sítě aproximovat požadovanou funkční závislost s potřebnou přesností.

4) Progresivní konstrukční řešení pásových podvozků.
Byly potvrzeny obecné předpoklady z hlediska dynamiky dějů pásů při jízdě vozidla a byly potvrzeny i skupiny vlivů, které mají zásadní vliv na vznik dynamiky dějů na pásech vozidla. Výsledky jsou v oboru, z pohledu stavu poznání v této oblasti konstrukce podvozků pásových vozidel, zcela nové.

Výzkum zatížení poháněcích soustav bojových pásových vozidel. Tato dílčí část projektu výzkumného záměru přinesla metodický postup a konkrétní realizaci sledování zatížení planetových převodovek v návaznosti na vnitřní vazby převodného ústrojí a vnější dynamické zatížení poháněcí soustavy bojových pásových vozidel.

5) Zvyšování pohotovosti vojenské mobilní techniky.
Na počátku řešení VZ nebyly k dispozici prakticky žádné metody, postupy či metody, které by umožňovali komplexní hodnocení spolehlivosti vojenské techniky v rámci akvizičních procesů. K hodnocení byly využívány především základní ukazatele spolehlivosti ve formě středních hodnot bez vymezení jejich konfidence. Pro ohodnocení ekonomických aspektů spolehlivosti se využívalo zjednodušené hodnocení nákladů životního cyklu (respektive jejich vybraných komponent) založené na deterministických postupech. Používané metody (zpravidla odvozené z civilních aplikací) nerespektovaly některé zvláštnosti vojenské techniky (například masivní využití prvků jednorázového použití). Všechny hodnocené parametry byly vždy chápany jako jednorozměrné.

V současné době dosažené výsledky řešení VZ umožňují komplexní hodnocení spolehlivosti včetně ekonomických aspektů, přičemž u většiny hodnocených parametrů je již plně respektován jejich stochastický charakter a navržené modely umožňují i zpracování vícerozměrných vstupů. Navržené modely také ve větší míře respektují specifické aspekty vojenské techniky – široké využití prvků jednorázového použití a mechatronických systémů.

Úkol, směřující k návrhu modelu nákladů životního cyklu vozidel, je plánován na léta 2004–2009. Na počátku řešení VZ nebyl k dispozici téměř žádny postup, který by umožňoval hodnocení nákladů životního cyklu vozidel. Proto byl v předchozích letech nejprve navržen rámcový model, ve kterém byl životní cyklus vozidel rozdělen do jednotlivých, relativně ohraničených, etap. Šlo o nákladové položky v etapách koncepce a stanovení požadavků, návrhu a vývoje, výroby a instalace, provozu a údržby a v etapě vypořádání. V tomto roce byla hlavní pozornost zaměřena na etapu provozu a údržby. V současné době je vypracován model nákladů životního cyklu vozidel, který je vhodný zejména při zpracování úvodních marketingových studiích a akvizičních řízení. Je nezbytné doplnit veškerá šetření praktickými zkouškami a dalšími podstatnými informacemi, jakými jsou spolehlivost a bezpečnost vozidla v praktickém provozu např. v podmínkách AČR. Problematika vlivu používání BSV na životní prostředí a analýza jakostních vlastností brzdových kapalin, dosud v rámci VZ řešena nebyla.

V průběhu řešení byla vypracována dílčí analýza stavu a hlavních vývojových trendů v zabezpečování ochrany a konzervace vojenské mobilní techniky v rámci Armády České republiky.

6) Rozvoj progresivních metod hodnocení technického stavu.
Systémově byla vypracována teorie metod tribologické diagnostiky, zahrnující modelování degradačních procesů, která využívá částice opotřebení ke komplexnímu hodnocení technického stavu složitých mechanických uzavřených systémů s mazacím médiem.

Na počátku řešení VZ nebyla tato teorie vypracována. Tento stav byl charakterizován jako náhradní řešení technické diagnostiky, využití univerzálních ručních diagnostických přístrojů, resp. ojediněle poloautomatických testerů aj.

Postupně byla rozpracována a doplňována novými poznatky. Systémově zpracovaná teorie metod tribologické diagnostiky, zahrnujíce modelování degradačních procesů, využívá částice opotřebení ke komplexnímu hodnocení technického stavu složitých mechanických uzavřených systémů s mazacím médiem.

Při srovnání s jinými postupy a technologiemi lze vyzdvihnout přípravu a využití laserového analyzátoru částic opotřebení LNF – C, který je jedinečným zařízením v rámci AČR. Obecně možnosti využití nové technologie zahrnují zcela kvalitativně vyšší možnost identifikace a lokalizace nepříznivého režimu opotřebení v mechanických a mechatronických systémech.

V AČR se předpokládá využití nové technologie a výsledků výzkumu a jedinečného zařízení pro identifikaci a lokalizaci nepříznivého stavu opotřebení u motorů a převodových ústrojí bojové, speciální a dopravní techniky.

Práce byly aplikovány na tankovou techniku, konkrétně na motory tanků T-72 M4 CZ. Výsledky řešení výzkumného řešení vychází z dílčí analýzy současného stavu realizace metod hodnocení technického stavu vojenské mobilní techniky v AČR.

Výsledky řešení byly využity experimentálně na souboru modernizovaných tanků T-72M4 CZ VÚ 4423 Přáslavice a ve spolupráci s VOP-026 Šternberk, s.p., divize VTÚPV Vyškov. Vybrané výsledky byly rovněž využity pro LOM Praha s.p. odštěpný závod VTUL a PVO Praha.

7) Racionalizace oprav vojenské mobilní techniky.
Za dobu řešení výzkumného záměru byla provedena podrobná analýza všech mobilních dílenských prostředků používaných v AČR a v některých vybraných armádách NATO. Tato podrobná analýza byla zpracována ve spolupráci s VTÚPV Vyškov. Dále byl navržen mobilní kontejnerový dílenský prostředek ve spolupráci se společností Kar-box, výrobcem skříňových nástaveb a kontejnerů.

V minulém roce byl vypracován návrh vnitřního vybavení mechanizačními a dílenskými prostředky pro údržbu a opravu kolové techniky. Dále se podařilo zpracovat návrh pro stanovení optimálního způsobu zásobování náhradními díly. Byly stanoveny podmínky pro manipulaci s materiálem pro zabezpečení oprav v mírových a polních podmínkách a navrženy možnosti komplexnějšího řešení přepravy a manipulace s materiálem v mírových a polních podmínkách včetně misí.

Navrhované řešení může být využito při zavedení tzv. rodiny mobilních kontejnerových dílenských prostředků pro údržbu a opravy pásové a kolové techniky do AČR. Toto řešení je velice vhodné pro využití v misích, kde s využitím výměny určitých modulů můžeme kontejnery připravit přímo pro dané typy výzbroje, které zabezpečujeme.

Praktické využití má i postup pro stanovení optimálních zásob jak v mírových podmínkách, tak i ve válečných.

8) Rozvoj moderních forem výuky specialistů v oblasti MVT.
V průběhu řešení byly analyzovány možnosti využití uceleného systému distančního vzdělávání, nebo jeho dílčích částí ve výuce studentů bakalářského studijního programu. Byla provedena analýza možností využití technologií CBT, WBT ve výuce vybraných předmětů specializace.
Řešení bylo zaměřeno na provedené analýzy možností využití E-learningu, zpracování podkladů pro tvorbu výukových programů s využitím softwarového vybavení POWER POINT pro magisterský a bakalářský studijní program oboru „Bojová a speciální vozidla“.

Pomocí softwarového vybavení byly zpracovány další přednášky, výpočtová cvičení (pro Bc studium), ale také doplněny přednášky a cvičení volitelných předmětů jak pro magisterské tak i pro bakalářské studium. Toto SW dílo je ověřeno a připraveno k využití ve vzdělávacím procesu na UO v Brně.

Dále se jedná o zpracování zařízení kolektivní ochrany BVP-2 v softwarovém prostředí CBT s využitím atributů multimedií ve výuce předmětů specializace ESV. Rozsah SW díla 7 CD ROM. Vytvoření metodiky tvorby výukových programů počítačem podporované výuky CBT v oblasti kolektivní ochrany BVP-2.

Přidělením KČM 0320690043519 – vytvořen standard AČR pro tvorbu výukových programů v oblasti ESV BSV.