Adalastikjant Tank

Modern ABD Prototipleri Arşivleri

Tarafından Allen SebastianYayınlanma tarihi Yayınlandı Modern ABD Prototipleri

Amerika Birleşik Devletleri (1992-1998)

Teknoloji Göstericisi - 2 Yapılı

CAV-ATD. Kaynak: Hunnicutt

Arka plan

1980'lerin başında M113 ve daha sonra 1987'de Bradley ile yapılan çalışmalar, gövde zırhı olarak alüminyumun yerine kompozit malzemelerin kullanılma potansiyelini göstermişti. M113 ile yapılan testler marjinal faydalar göstermişti, ancak Bradley ile yapılan testler çok daha umut vericiydi. Aslında o kadar umut vericiydi ki, 1992'de bu fikirleri yeni bir zırhlı araç programına dönüştürmek için planlar yapıldı.Bu amaçla, Aralık 1993'te United Defense firmasına, kompozit malzemelerin araçlarda daha yaygın olarak kullanılması için gerekli teknolojileri geliştirmek amacıyla kompozit kullanarak hafif ve yüksek beka kabiliyetine sahip bir hafif tank üretmesi için tahmini 54 milyon ABD Doları tutarında bir sözleşme (DAAE07-94-C-R011) verilmiştir. Finansman sözleşmesi kapsamında verilen izin verilen ağırlık aralığıCAV-ATD tamamlandığında tam 22 ton (19,96 ton) ağırlığında olacaktı.

Kompozit Zırhlı Araç, bir İleri Teknoloji Göstericisi şeklini alacaktı ve bu nedenle CAV-ATD olarak biliniyordu. CAV, Ordu tarafından "Gelişmiş Kara Muharebesi" programı kapsamında geliştirildi. "Thrust 5", performans ve üretim yetenekleri ile maliyet arasındaki dengeleri değerlendiren hafif bir keşif aracı için operasyonel bir konsept araç gerektiriyordu. Bu nedenle, CAV-ATDDiğer ikisi, DARPA-Ordu-Deniz Piyadeleri ortak ATD'si olarak 8-10 tonluk bir araç olan Hafif Acil Durum Aracı (LCV) ve çok rollü bir avcı uçağı için gelişmiş bir türbin motoru için bu teknolojileri kullanan üçüncü bir projeydi.

'Thrust 5' hedefleri üretim süreçleri, 'Thrust 6' "sentetik savaş alanı ortamından" yararlanma ve 'Thrust 7' ise satın alınabilirlik hedeflerine sahipti.

Hedefler ve Gerekçelendirme

ABD Ordusu'nun 'FY1997' Ana Planı, CAV-ATD'nin hedeflerini "muharebe aracı yapıları için kompozit malzemelerin teknik fizibilitesini, operasyonel potansiyelini ve maliyet etkinliğini" göstermek ve bu tür araçlar için "tasarımları, modelleri ve simülasyonları doğrulamak" olarak tanımlamıştır.Bunun iyileştirilmesi, kompozit malzemeler kullanılarak sistemdeki mevcut yapı ve zırh ağırlığında öngörülen %33'lük bir azalmayı içerecektir.

Değerlendirme

CAV-ATD dört kritik alanda değerlendirildi: ağırlık, konuşlandırılabilirlik, beka kabiliyeti ve satın alınabilirlik. Mevcut araçlar M113 veya M2 Bradley gibi monolitik alüminyum zırhlı bir gövdeye dayanıyordu ve ATD eşdeğer yapı ve zırh için en az %33 ağırlık tasarrufu sunuyordu. Diğerleri gibi taşınabilir olduğu için konuşlandırılabilirlik gereksinimini kolayca karşıladıÜretim maliyeti açısından (üretim zorluklarının çözüldüğü varsayılarak), metal gövdeli bir aracın üretim maliyetinin 1,4 katından fazla olmayacağı öngörülmüştür.

Finansman

ABD Ordusu'nun 'FY1997' Ana Planı, CAV-ATD projesinin 'FY1994'te ön tasarım analizi ve simülasyonlar için bir model üretimi de dahil olmak üzere sanal prototipleme için 16,8 milyon ABD Doları maliyetle başladığını belirtmiştir. 'FY1995' itibariyle, 'FY1996'da 10,8 milyon ABD Doları maliyetle başlayan montajla birlikte kritik tasarım incelemesini ilerletmek için ek 29,4 milyon ABD Doları tahsis edilmiştir.'FY1997' boyunca 13.5 milyon ABD$ maliyetle finanse edilmiş ve 'FY1998'de 1.5 milyon ABD$ maliyetle son bir test ve doğrulama aşaması gerçekleştirilmiştir. Toplamda, CAV-ATD projesinin tamamı, sözleşmenin imzalanmasından doğrulama testlerinin sonuçlanmasına kadar geçen 6 yıl boyunca 72 milyon ABD$'na mal olmuştur. Orijinal sözleşme sadece 54 milyon ABD$ olarak tahmin edilmişti, bu nedenle orijinal tahmini fiyatın tam ⅓ üzerine çıkılmıştı.

Üretim

İki prototip araç üretmek sorun değildi, ancak bunu ayda 60 araç üretecek şekilde ölçeklendirmek, cam elyaf keçeyi kesmek ve döşemek, sıkıştırmak, sertleştirmek ve diğer malzemeleri eklemek için geçen süre göz önüne alındığında, özellikle cam elyaf için bant dağıtıcısının kompozitin hem kalın hem de ince alanlarını barındırması ve yine de lifler boyunca gerginliği koruması gerektiğinde çok karmaşıktı.tamamen yeni üretim süreçleri gerektirecek ve CAV-ATD bu üretim sorularını karşılamak için daha kalın kompozit malzemelerle güçlendirilecektir. Sonuç olarak, CAV-ATD daha sonra gizlilikle ilgili 'Thrust 6' sorularını üstlendi.

CAV-ATD dahil Thrust programı kapsamındaki 3 ATD projesinin şeması Kaynak: Carriveau

CAV-ATD'nin asıl üretimi United Defense'in Kaliforniya'daki San Jose fabrikasında gerçekleştirilmiş, ancak kompozitlerde kullanılan kumaşın dikilmesi için bileşen üretim işinin çoğunu Spectrum Textiles Inc (STI) ve Boeing'e taşeron olarak vermiştir. STI kumaşı üretmiş, Boeing ise kendi dikiş makinesini kullanarak kumaşı birbirine dikmiştir. 1999 yılında programa yönelik bir denetimBoeing'in NASA tarafından finanse edilen dikiş makinesi yerine kendi makinesini kullanmayı planladığını açıkladı.

CAV-ATD gövde üretimindeki 13 ana adım Kaynak: Karr

Gövdeyi üretmek için kullanılan süreç, ABD Ordusu Araştırma Laboratuvarı ve Delaware Üniversitesi tarafından geliştirilen ve patent bekleyen Ko-enjeksiyon reçine transfer kalıplama (CIRTM) sistemiydi. Daha eski kompozit araçlar vakum destekli reçine transfer kalıplama (VARTM) sistemi kullanılarak üretilmişti, ancak CIRTM zırhın tüm parçalarını birleştirebildiği için bundan daha üstündü,Ayrıca, ikincil üretim sürecinde yapıştırıcı kullanılmasını gerektirmediği için bir süreç olarak daha az kirleticidir. En önemlisi, CIRTM kompozitteki her katmanın diğer katmanlara dikilmesine izin vererek yük transferini iyileştirir ve zırh olarak daha etkili hale getirir.

Koruma

CAV-ATD, United Defence'ın üçüncü nesil seramik kompozit zırh teknolojisini kullanacaktı. Bradley kompozit gövde 1. Nesil, M8 AGS ise 2. Nesildi. Bu nedenle, gövdenin geliştirilmesinde M2 Kompozit gövdenin üretiminden elde edilen deneyim kullanıldı ve aynı tip S-2 cam elyaf laminat ile epoksi reçine içine gömülü seramik karolar kullanıldı.Gömülü yapılara sahip bu tür kompozit zırh, Kompozit İntegral Zırh (CIA) olarak bilinir ve kompozit Bradley'den aplikeli kompozitin bir evrimidir.

Zırhın içinde, her bir 4 inç (101,6 mm) 0,7" (17,78 mm) kalınlığında altıgen Silisyum Karbür (SiC) seramik karo, kauçuk bir altlığa bağlanarak, minimum ağırlık ve hacimde iyi koruma sağlayan karmaşık bir zırh sistemi oluşturuldu. Bu zırhlama sistemi, merkez hattının her iki yanında 30 derecelik dar bir ön yay boyunca 30 mm APDS mühimmatına karşı koruma sağlayarak bile etkili oldu ve 14,5 mmBaşka yerlerde AP mühimmatı kullanılsa da, yan taraflar 14,5 mm'lik mühimmata karşı hala savunmasız olacaktı. İnce uygulanmış polimer matrisin dış tabakası, karolar balistik korumanın çoğunluğunu oluşturduğundan, karoları tesadüfi hasarlardan korumak içindi. Rolleri, gelen mermiyi parçalamak ve kauçuk destek ile nüfuz edemeyeceği noktaya kadar aşındırmaktı.Kompozitin iç katmanı, aracın yapısının mermiden kalan kinetik enerjiyi absorbe etme işlevini görürken, son olarak ince bir fenolik polimer iç kaplamaya sahipti ve bu da parçalanma astarı görevi görüyordu.

CAV-ATD'nin gövde zırhının enine kesiti Kaynak: NASA

Vuruş yüzeyi (turuncu) ve arka yüzey deformasyonunu (sağ) gösteren 2. Nesil kompozit üzerindeki atış denemelerinin sonuçları. Not: 'UDLP' United Defense Limited Partnership anlamına gelmektedir. Kaynak: McCauley vd.

CAV-ATD üzerinde kullanılan yaklaşık 40 mm kalınlığındaki 3. Nesil Kompozit Seramik zırhın şeması. Kaynak: Grujicic vd.

Aracın kendisi de M2 Composite gibi iki yarıdan oluşuyordu; bir üst yarı ve bir alt yarı. Bunlar daha sonra muhtemelen bir iskelete bağlanıyordu. Mürettebat için iç koruma sağlamak amacıyla, aracın içine, öne monte edilmiş şanzıman ile merkeze monte edilmiş motor arasına sıkıştırılmış bir titanyum mürettebat kapsülü inşa edildi.

Kompozit ve metal elemanların karmaşık düzenini gösteren CAV-ATD zırhının arka bölümünün üst yarısının bilgisayar modeli. Kaynak: NASA

Bu alışılmadık yerleşimin nedeni basitti: Arka taraftaki tüm alanı boşaltarak malzeme veya 6 asker taşıyabilen bir mini-APC yaratmak. Gövdenin tavanı ve tabanı sadece bomba ve anti-personel mayınlar gibi küçük patlayıcı cihazlara karşı koruma sağlamak için yeterliydi.

Yuvnashva Sharma'nın CAV-ATD illüstrasyonu. Patreon Kampanyamız tarafından finanse edilmiştir.

Gizli

CAV-ATD'nin aynı zamanda gizli olması için de bir dizi önlem alınacaktı. Yer radarı, araçlar için genellikle göz ardı edilen önemli bir tehdittir ve tıpkı uçaklar gibi vurulmamanın ilk unsuru görünmemektir. CAV-ATD'yi yer radarı ve termal görüntüleme sistemleri tarafından daha az görünür kılmak için test edilen önlemler, radar sinyallerinin girmesini önlemek için paneller üzerinde geliştirilmiş contalardıAracın şekli de radar sinyalinin yansımasını önleyecek şekilde tasarlanmış ve egzoz dışarıdan görünen ısıyı en aza indirecek şekilde örtülmüştür. Bir başka ve bariz özellik de, her iki taraftaki tekerleklerin tamamını gizleyen aşağıya doğru sarkan büyük saçaklı eteklerdir. Bu da bir radar izinin içeri girmesini önleyecektir.palet korumalarının altında ve büyük bir imza oluşturarak etrafta zıplıyor.

Gizlilik özelliklerini gösteren temel gövde şekli. Kaynak: Hunnicutt

Denemeler sırasında CAV-ATD. 1997-1999 (solda) ve test sırasında aracın rengi (sağda). Kaynak: Hunnicutt ve Mullins sırasıyla

Otomotiv

CAV-ATD için güç, Lockheed Martin HMPT-500-3EC mekanik şanzımana bağlı 530 brüt beygir gücü üreten bir General Motors 6V92TIA dizel motor şeklinde geldi ve daha sonra bunun tamamen elektrikli bir şanzımanla değiştirilmesi planlandı. Bunun, 'Gelişmiş Mobilite Sistemleri' adı verilen bir program kapsamında gerçekleşmesi gerekiyordu ve genel hedef gövde ağırlığını ve hacmini% 25 oranında azaltmaktı.Menzili ve hareket kabiliyetini artırırken mevcut sistemler. 1997'de başlaması gerekiyordu ancak CAV-ATD 'elektrikli tahrik için yapılandırılmış gelişmiş motor ve jeneratör' ile test edilmedi.

CAV-ATD'nin kesitsel yerleşimi Kaynak: Hunnicutt

Süspansiyon

CAV-ATD için süspansiyon, 15 inç (381 mm) genişliğinde düz bir T150 pistinde çalışan her iki tarafta ana gövdeye bağlı kollar üzerinde 6 yol tekerleği bulunan hidropnömatik bir sistemle sağlanmıştır. 1992'deki bir bütçe raporu, CAV-ATD için 'FY1994'ten itibaren metal matris kompozitler ve Östemperlenmiş Sfero Demir (ADI) teknolojilerini içeren yeni bir hafif palet geliştirildiğini ortaya koymaktadır, ancak buBu projenin araç üzerinde test edilecek bir pistle sonuçlanıp sonuçlanmayacağı bilinmemektedir. 'FV1994' için ayrıca ağırlığı ve gürültüyü azaltacak metal yerine tamamen kauçuk bir pist olan 'bant pisti' kullanmak üzere ikinci bir pist projesi de bütçelendirilmiştir.

Ateş Gücü

Ateş gücünün başlangıçta sadece 25 mm Bushmaster topundan oluşması planlanmıştı, ancak Hunnicutt (1999) bu platform üzerinde başka silah sistemlerinin de değerlendirildiğini iddia etmektedir. ABD Ordusu'nun 'FY1997' Ana Planı, CAV-ATD'nin gelecekteki muhtemel gelişimini ve sadece 25 mm topla donatılmış 6.000 millik bir dayanıklılık testini değil, aynı zamandaAyrıca 105 mm'lik bir topun kullanımı için gövde üzerindeki yükleri ölçmek için.

Varyantlar

CAV-ATD'nin kendisi sadece bir göstericiydi, ancak aracın temel yapısı ve şekli, denemelerden elde edilen verilerle birlikte, gelecekteki bir dizi aracın veya mevcut programların geliştirilmesinin muhtemel temelini oluşturacaktı. Bunlar arasında bir keşif aracı, hafif bir piyade savaş aracı, hafif bir kundağı motorlu obüs ve Crusader kundağı motorlu top yer alacaktı. CAV-ATD projesidaha sonra Geleceğin İzci ve Süvari Sistemi (FSCS), Geleceğin Savaş Sistemleri (FCS) demoları ve Geleceğin Piyade Aracı (FIV) programlarına dahil edilmek üzere teknoloji geliştirdiği görüldü.

Sonuç

CAV-ATD, zırh ve gizlilikle ilgili teknolojileri test etmek için üretildi. Amaç, belirli bir bütçeyle keşif ve diğer hafif işler için hafif, iyi korunan, iyi silahlandırılmış ve ayda en az 60 araç üretebilen bir aracın üretimini değerlendirmekti. Böyle bir üretim, sadece aracın bir konsept olarak uygulanabilirliğini değil, aynı zamanda bir aracın yapımının nasıl olduğunu test etmek için de gerekliydi.Benzer bir araç seri üretim için ölçeklendirilebilir.

Ordu, CAV-ATD'nin operasyonel avantajlarını "CAV'ın operasyonel avantajları, kompozit malzemelerin araç şekillendirmedeki doğal iz azaltımı yoluyla beka kabiliyetini artıracak ve yapı ve zırh ağırlığını azaltarak çevikliği ve konuşlandırılabilirliği geliştirecektir" şeklinde özetledi ve birçok değerli ders çıkardı. Ancak kompozit araç üretmenin maliyetleri ve zorluklarıM2 Bradley, ABD ZPT filosunun temel dayanağı olmaya devam etti ve hafif tank arayışı çözümsüz kaldı. CAV-ATD üzerinde test edilen zırh teknolojisinin "balistik olarak verimli" olduğu bulundu. İşe yaradı ve ağırlığı azalttı ancak karmaşık ve pahalıydı. Teknoloji, Crusader KMT programının bir parçası olarak doğrudan Crusader KMT programına aktarıldı.Otomatik Elyaf Yerleştirme (AFP) süreci (Allinat'tan), ancak bu da seri üretim olmadan sona erdi.

United Defense'in CAV-ATD ile ilgili sözleşmesi Ağustos 1999'da üretim sözleşmesi yapılmadan sona ermiştir. CAV programındaki Kompozit İntegral Zırh (CIA) tehdit için işe yaramış ve orduda böyle bir zırhlama sistemine güven oluşturmuş olsa da, orta kalibreli tehditler için gerekliliklerin altında kalmıştır.

Kompozit zırhların nesilleri ilerlemeye devam ettikçe bu teknolojinin seri üretim bir ABD aracına dahil edilip edilmeyeceğini göreceğiz.

CAV-ATD atölyesinde imza azaltma kauçuk süpürgelik gösteriliyor. Kaynak: Amerikan Kompozitler Derneği

CAV-ATD teknik özellikleri

Boyutlar (LxWxH) 246,4" x 107" x 82,5" gövde üstüne kadar

(1,626 x 1,272 x 1,21 m)

100,36" (1,255 m), 25 mm silah istasyonunun tepesine kadar 94,36" (1,240 m)'ye düşürülebilir

Toplam ağırlık, savaşa hazır 22 ton (20 ton)
Mürettebat 2-3
İtici Güç General Motors 530 hp 6V92TIA dizel motor
Silahlanma 25 mm Bushmaster topu
Zırh Kompozit cam elyaf, seramik ve titanyum
Kısaltmalar hakkında bilgi için Sözcük Dizini'ni kontrol edin

Kaynaklar

Gömülü Seramik Karolarla Kalın Sandviç Kabukların Analizi (1996). Carlos Davila, C. Smith, F. Lumban-Tobing. NASA Teknik Memorandumu 110278

Bradley: Amerikan savaş ve destek araçlarının tarihi (1999) R.P. Hunnicutt, Presidio Press

M113 Zırhlı Personel Taşıyıcı Metalik Gövde ve Kompozit Gövdenin Modal Analizi. (1995). Morris Berman. Ordu Araştırma Laboratuvarı

Ceramic Armor Materials by Design. (2012). James McCauley, Andrew Crowson, William Gooch, A. Rajendran, Stephen Bless, Kathryn Logan, Michael Normandia, Steven Wax. Ceramic Transactions Series No.134

E-cam takviyeli poli-vinil-ester-epoksi kompozit zırhın balistik koruma performansı üzerinde karbon-nanotüp orman-mat çarpma yüzeyinin etkisi (2006). M. Grujicic, W. Bell, K. Koudela, B. Cheeseman. Makine Mühendisliği Bölümü, Clemson Üniversitesi, Güney Carolina

Teknik Rapor AD-A276-660. (1993). Gary Carriveau. ABD Ordusu Tank Otomotiv Komutanlığı.

Üretim Sürecinde Mühendislik (1993). Savunma Bilim Kurulu Görev Gücü Raporu, ABD Savunma Bakanlığı

Ordu Bilim ve Teknoloji Ana Planı Cilt I. FT1997 (1996). ABD Savunma Bakanlığı

Ordu Bilim ve Teknoloji Ana Planı Cilt II. FT1997 (1996). ABD Savunma Bakanlığı

Araştırma, Geliştirme, Test ve Değerlendirme, Ordu Ödeneklerinin açıklayıcı özetleri. (1992). Ordu Bakanlığı.

Denetim Raporu 00-019. (1999). Genel Müfettişlik Ofisi. ABD Savunma Bakanlığı.

1998 Birleşik Devletler Ordusu Modernizasyon Planı. (1998). Ordu Bakanlığı.

Üretimin Çevresel Etkilerinin Değerlendirilmesi için Tasarım Araçları (1997) Charles Karr, Huntsville Alabama Üniversitesi, ABD

Ondördüncü Uluslararası Konferans Bildirileri. (1999). Amerikan Kompozit Derneği.

Hasar Toleranslı İntegral Zırhın Uygun Maliyetli Üretimi. (2000). Bruce Fink, John Gillespie, Ordu Bakanlığı.

Ordu sistemleri için Titanyum Yapılar. (2001). W. Mullins. ABD Ordusu Araştırma Ofisi.

Başa dön