UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNO-PRZYRODNICZY IM. JANA I JÊDRZEJA ŒNIADECKICH W BYDGOSZCZY ROZPRAWY NR 152. Przemys³aw Simiñski

Transkrypt

1 UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNO-PRZYRODNICZY IM. JANA I JÊDRZEJA ŒNIADECKICH W BYDGOSZCZY ROZPRAWY NR 152 Przemys³aw Simiñski METODYKA OKREŒLANIA WP YWU WYBRANYCH ZMIAN KONSTRUKCYJNYCH NA BEZPIECZEÑSTWO RUCHU WOJSKOWYCH POJAZDÓW KO OWYCH BYDGOSZCZ 211

2 REDAKTOR NACZELNY prof. dr hab. in. Janusz Prusiñski REDAKTOR DZIA OWY Prof. dr hab. in. Henryk Tylicki OPINIODAWCY Prof. dr hab. in. Oleh Klyus, dr h.c. Prof. dr hab. in. Henryk Tylicki OPRACOWANIE REDAKCYJNE I TECHNICZNE mgr Micha³ Górecki, mgr in. Daniel Morzyñski Copyright Wydawnictwa Uczelniane Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego Bydgoszcz 211 Praca powsta³a przy wsparciu projektu Realizacja II etapu Regionalnego Centrum Innowacyjnoœci wspó³finansowanego ze œrodków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Kujawsko-Pomorskiego na lata ISSN Wydawnictwa Uczelniane Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego ul. Ks. A. Kordeckiego 2, Bydgoszcz, tel , wydawucz@utp.edu.pl Wyd. I. Nak³ad 12 egz. Ark. aut. 1,25. Ark. druk. 1,. Zamówienie nr 8/211 Oddano do druku i druk ukoñczono w sierpniu 211 r. Uczelniany Zak³ad Ma³ej Poligrafii UTP Bydgoszcz, ul. Ks. A. Kordeckiego 2

3 Spis treci 1. Wstp Cel i zakres pracy Bezpieczestwo wojskowych pojazdów koowych Wojskowe pojazdy mechaniczne Bezpieczestwo pojazdów Koowe pojazdy opancerzone Przyczyny zagroe bezpieczestwa ruchu wojskowych pojazdów koowych Specyfika konstrukcji wojskowych pojazdów koowych Procedura pozyskiwania konstrukcji wojskowych pojazdów koowych Rodzaje i przyczyny wypadków z udziaem koowych pojazdów opancerzonych Rodzaje i przyczyny wypadków z udziaem koowych pojazdów czonowych Moliwoci poprawy bezpieczestwa Badania eksperymentalne pojazdów koowych Badania symulacyjne pojazdów koowych Badania statecznoci pojazdów czonowych Inne moliwoci poprawy bezpieczestwa Podsumowanie rozdziau Propozycja organizacji postpowania badawczego pozwalajcego okrela wpyw wybranych zmian konstrukcyjnych na bezpieczestwo ruchu wojskowych pojazdów koowych Zebranie danych do modelu Wybór modelu symulacyjnego Badania eksperymentalne Program bada symulacyjnych Badania symulacyjne Porównanie wyników z kryteriami oceny Podsumowanie rozdziau Badania dwuosiowych lekkich pojazdów opancerzonych Badania eksperymentalne Badania symulacyjne Model fizyczny Model matematyczny Weryfikacja eksperymentalna modelu symulacyjnego dwuosiowego lekkiego pojazdu opancerzonego Parametry modelu symulacyjnego Badania wpywu pooenia wybranych zmian konstrukcyjnych na zachowanie pojazdu w ruchu krzywoliniowym Podsumowanie rozdziau... 77

4 4 6. Badania czteroosiowych rednich pojazdów opancerzonych Badania eksperymentalne Badania symulacyjne Model fizyczny Model matematyczny Weryfikacja eksperymentalna modelu symulacyjnego Badania ogumienia Przebieg bada symulacyjnych Badania wpywu wybranych parametrów konstrukcyjnych na zachowanie pojazdu w ruchu krzywoliniowym Podsumowanie rozdziau Model zawieszenia hydropneumatycznego Waciwoci zawieszenia hydropneumatycznego Model fizyczny Model matematyczny Badania czteroosiowych rednich pojazdów opancerzonych z wykorzystaniem modelu zawieszenia hydropneumatycznego Badania symulacyjne Ocena wpywu pooenia rodka masy oraz parametrów inercyjnych w ruchu krzywoliniowym Ocena wpywu pooenia rodka masy oraz parametrów inercyjnych w ruchu prostoliniowym Podsumowanie rozdziau Podsumowanie i wnioski kocowe Rezultaty pracy Przesanki do dalszych bada Zacznik. Badania wojskowych pojazdów czonowych Z1. Pojazdy czonowe w wojsku Z2. Badania dynamiki w ruchu prostoliniowym Z3. Badania dynamiki w ruchu krzywoliniowym Literatura Streszczenia

5 5 1. WSTP Obecnie rozwój si zbrojnych w krajach czonkowskich NATO oraz w Europie i zwizany z nim rodzaj uywanego sprztu i jego waciwoci trakcyjne uzalenione s gównie od rodzaju konfliktu, w którym angauj si poszczególne armie. Aktualnie, wikszo dziaa o charakterze militarnym stanowi misje stabilizacyjne oraz przeciwdziaania rónorodnym formom terroryzmu. Formacje terrorystyczne nie zwaaj na prawo wojenne i stosuj wszystkie dostpne rodki i metody. Obecnie gównym ródem konfliktów jest nierównomierny rozwój wiatowej gospodarki. Rónice rozwojowe powoduj nierówny rozkad si we wspóczesnych dziaaniach wojennych, std bierze si pojcie konfliktu asymetrycznego. Charakterystyczne ze strony konfliktów asymetrycznych jest pojawianie si nowych zagroe, wród których najpowaniejszym s improwizowane adunki wybuchowe (IED). adunki, których celem s gównie pojazdy, umieszczane przy drogach powoduj wprawdzie niewielkie, jednak uciliwe straty w szeregach oddziaów wojsk NATO. Wymusza to rozwój pojazdów ukierunkowany na popraw bezpieczestwa onierzy. Budowanie rónych wersji specjalnych pojazdów, nie tylko wojskowych, na wcze- niej zbudowanym i wdroonym podwoziu bazowym jest powszechnie stosowan praktyk. Opracowywanie przez producentów nowych konstrukcji pojazdów koowych wie si take z koniecznoci bada nad bezpieczestwem ruchu. Zazwyczaj wykonuje si zarówno bardzo kosztowne, jak i niebezpieczne dla ludzi badania eksperymentalne na pojazdach prototypowych oraz niekiedy symulacyjne. Prowadzenie bada symulacyjnych pozwala zazwyczaj na wiksz efektywno dziki moliwoci uzyskania informacji o wpywie zmian konstrukcyjnych i eksploatacyjnych wraz ze skutkami ich przeprowadzenia, w szczególnoci na kierowalno i stateczno, jeszcze na etapie projektowania. Zwaszcza, e szczególne niebezpieczestwo dla zaogi pojazdu w ruchu wie si z przewróceniem samochodu na bok. Pojazdy o nietypowej konstrukcji, o wysoko pooonym rodku masy (np. pojazdy wojskowe zapewniajce ochron przed adunkami improwizowanymi tzw. IED), s szczególnie podatne na takie wypadki. Tworzenie nowych konstrukcji pojazdów, w tym na bazie wdroonych ju podwozi, nie powinno wiza si z pogorszeniem ich bezpieczestwa. Tymczasem podczas budowania wersji odmiennych od bazowych lub modernizacji pojazdów, wprowadzane s zmiany konstrukcyjne i eksploatacyjne wpywajce na bezpieczestwo, a zwaszcza kierowalno i stateczno. Naley take wspomnie, e potrzeby wojskowych dziaa operacyjnych wymuszaj niekiedy budow nowych pojazdów pod presj czasu. Duy popiech ogranicza moliwoci dopracowania elementów konstrukcji wpywajcych na bezpieczestwo ruchu. Z tego wzgldu konieczne jest podjcie dziaa w kierunku ograniczenia zagroe i podniesienia bezpieczestwa zaóg pojazdów wojskowych. Std sugestia, aby zastosowanie w procesie wdraania pojazdów odpowiedniej metodyki ograniczyo zagroenia i wpyno na podniesienie bezpieczestwa zaogi.

6 6 2. CEL I ZAKRES PRACY Praca dotyczy zagadnie zwizanych z bezpieczestwem wojskowych pojazdów koowych. Gównym jej celem jest opracowanie metodyki okrelania wpywu wybranych zmian konstrukcyjnych na bezpieczestwo ruchu wojskowych pojazdów koowych. Inne cele naukowe to: opracowanie rónorodnych modeli symulacyjnych, ich weryfikacja eksperymentalna, a nastpnie wykonanie bada pozwalajcych oceni przydatno metodyki oraz okrelenie moliwych i uzasadnionych problemów dalszych bada. Oprócz celu naukowego mona wskaza cel utylitarny pracy. Jest nim budowa oprogramowania oraz przedstawienie wyników bada wpywu wybranych zmian konstrukcyjnych na kierowalno i stateczno pojazdów wojskowych, co znaczco moe wzbogaci narzdzia pracy konstruktorów koowych pojazdów wojskowych. Osignicie celów pracy wymaga okrelenia specyfiki koowych pojazdów wojskowych i zagadnie zwizanych z ich bezpieczestwem. W szczególnoci niezbdna jest analiza ruchu koowych pojazdów wojskowych i towarzyszcych im zjawisk dynamicznych, w aspekcie przyczyn zagroe bezpieczestwa ruchu wojskowych pojazdów koowych oraz moliwoci jego poprawy. Podstaw do prowadzonych analiz s wyniki bada eksperymentalnych i symulacyjnych. Istotne jest okrelenie procedury pozyskiwania nowych pojazdów wojskowych, która ma znaczcy wpyw na ich bezpieczestwo. Poruszane zagadnienia maj cisy zwizek z bezpieczestwem pojazdu. Rezultaty pracy mog by przydatne w siach zbrojnych i przemyle zbrojeniowym. Efekty wymierne obejmuj zwikszenie bezpieczestwa pojazdu i zwizane z tym obnienie ryzyka wypadków drogowych, kosztów budowy aplikacji wojskowych pojazdów koowych, obnienie kosztów wykonywania ewentualnych zmian w pojazdach seryjnych oraz pozyskanie dla potrzeb Wojska Polskiego konstrukcji zapewniajcych optymalne bezpieczestwo ruchu. Dc do osignicia zaoonego celu pracy, w rozdziale 3 przedstawiono problematyk aktualnego procesu pozyskiwania pojazdów koowych do si zbrojnych i moliwych do pojawiania si z tego tytuu zagroe dla konstrukcji. W tym samym rozdziale, w oparciu o znane autorowi pracy publikacje, przedstawiono przyczyny zagroe w ruchu koowych pojazdów wojskowych. Wskazano gówne przyczyny oraz skutki zdarze drogowych w aspekcie ilociowym. Ponadto skupiono si na wskazaniu, na podstawie dostpnych publikacji, sposobów poprawy bezpieczestwa ruchu koowych pojazdów wojskowych. Wikszo z nich opiera si na analizie dostpnych wyników bada, które uzyskuje si analitycznie, symulacyjnie oraz eksperymentalnie. Okrelono zasób informacji o metodach badawczych, pozwalajcych na opracowanie metodyki okrelania wpywu wybranych zmian konstrukcyjnych na bezpieczestwo ruchu wybranych zmian konstrukcyjnych. W dalszej czci pracy weryfikowano postpowanie badawcze zoone z bada eksperymentalnych oraz symulacyjnych, za pomoc opracowanych, zweryfikowanych eksperymentalnie modeli symulacyjnych. Okrelone postpowanie przeprowadzono dla rónych obiektów: dwuosiowych lekkich pojazdów opancerzonych (rozdz. 5), czteroosiowych rednich pojazdów opancerzonych (rozdz. 6). Ze wzgldu na obserwowane tendencje rozwojowe w konstrukcji zawiesze wojskowych pojazdów koowych, zwaszcza opancerzonych, okrelone postpowanie badawcze przeprowadzono dla opracowanego modelu pojazdu z zawieszeniem hydropneumatycznym (rozdz. 7).

7 Przyjta w pracy nomenklatura wynika z opracowanej klasyfikacji pojazdów (podrozdz. 3.3) uwzgldniajcej aktualne tendencje rozwojowe. Przy opracowaniu przedmiotowej metodyki wykorzystano prace badawcze, w których obiektami bada byy: pojazdy lekkie, wieloosiowe czy te zestawy cignik naczepa. Cao zamyka wykaz róde literaturowych, do których odwouje si autor. Praca jest w znacznej czci efektem czynnego udziau autora jako kierownika bd wykonawcy w projektach: celowych [ 1, 14, 18, 111, 133, 148, 158, 16], rozwojowych [ 156, 163] oraz wspópracy z przemysem [ 11, 12, 13, 15, 17, 19, 11, 112, 113, 115, 116, 117, 134, 136, 139, 143]. 7

8 8 3. BEZPIECZESTWO WOJSKOWYCH POJAZDÓW KOOWYCH 3.1. Wojskowe pojazdy mechaniczne W systemie maszyn transportowych, biorc pod uwag przeznaczenie, pojazd mechaniczny jest maszyn suc do przetwarzania energii lub wykonywania okrelonej pracy mechanicznej [ 88]. Szczególnie istotn grup maszyn transportowych stanowi pojazdy ldowe, których klasyfikacj przedstawiono na rysunku 3.1. Wród nich szczególn grup stanowi pojazdy wojskowe. Rys Klasyfikacja pojazdów ldowych [88]

9 9 Poszczególne grupy wymienione jako pojazdy ldowe wojskowe mona równie podzieli. Przykadowo klasyfikacja wozów bojowych wedug traktatu o Ograniczeniu Konwencjonalnych Zbroje w Europie (CFE), któr przedstawiono na rysunku 3.2 [ 91], uwzgldnia przeznaczenie pojazdów. W zalenoci od wykonywanych zada pojazdy naraone s na rónorodne zagroenia. Dlatego te wymagane jest zachowanie okrelonego poziomu bezpieczestwa. Rys Klasyfikacja wozów bojowych wg CFE [91] Zagroenia dla wozów bojowych przyjto klasyfikowa w nastpujcy sposób: ochrona przed wykryciem i identyfikacj, ochrona przeciwminowa, ochrona balistyczna, ochrona przed broni masowego raenia.

10 1 Rys Struktura parku samochodowego WP [11]

11 11 Szczegóowy podzia pojazdów wojskowych zosta zawarty w strukturze parku samochodowego. Wedug [ 11, 5] struktura parku samochodowego si zbrojnych WP (rys. 3.3) powinna by zwizana z: zadaniami transportowymi, potrzebn mobilnoci, potrzebn adownoci, odrbnoci konstrukcyjn podwozia kadej grupy. Szczególnie istotna dla pojazdów wojskowych jest mobilno. W pastwach NATO pojcie to definiuje si jako: wasno samochodu wynikajc z przystosowania do wykonywania zadania transportowego w rónych warunkach terenowych, zdolno do pracy w rónych warunkach klimatycznych i zapylenia, odporno na ostrza oraz dziaanie min i odamków, przystosowanie do transportu lotniczego i morskiego, przystosowanie do samodzielnego dziaania w nieznanym terenie, zdolno samozaadowcz Bezpieczestwo pojazdów Kwestie bezpieczestwa pojazdów wojskowych s niezwykle istotne. Parafrazujc, bezpieczni onierze to bezpieczne spoeczestwo. Rozpatrujc kwestie bezpieczestwa pojazdów wojskowych nie mona pomin charakterystyki obiektów, jakimi s wojskowe pojazdy koowe. Wprawdzie wikszo z nich mona uzna za pojazdy specjalne, jednak cz z nich jest specyficzna i charakteryzuje si rozwizaniami technicznymi niespotykanymi na rynku pojazdów komercyjnych. W grupach pojazdów koowych wystarczy wymieni: lekkie pojazdy opancerzone, pojazdy minoodporne (rys. 3.4), wozy bojowe i transportery piechoty oraz wozy specjalne (rys. 3.5), zestawy drogowe do transportu cikiej techniki bojowej (rys. 3.6) czy te wozy ewakuacji technicznej (rys. 3.7). Niepowtarzalno tych obiektów mona zauway analizujc ich parametry techniczne. Nawet z pobienego przegldu mona dostrzec, w zalenoci od typu pojazdu: ponadprzecitne wymiary gabarytowe, du mas cakowit, due momenty bezwadnoci. Szczególne te pozostaj warunki pracy kierowców, czsto z silnie ograniczon widocznoci oraz systemami zabezpiecze antyminowych, jak specyficzne siedziska czy te systemy pasów bezpieczestwa. Rys Pojazd minoodporny

12 12 Rys Specjalny wóz cznoci Rys Cignik ewakuacji technicznej z opancerzon kabin Rys Zestaw do transportu cikiej techniki bojowej z opancerzon kabin Na ogó rozpatrujc pojazdy koowe, w zakresie bezpieczestwa, mówi si o dwóch jego obszarach: czynnym oraz biernym [ 193]. W aspekcie pojazdów samocho-

13 dowych wyrónia si dwa podstawowe rodzaje bezpieczestwa: czynne i bierne. Jako bezpieczestwo czynne rozumie si zespó takich cech pojazdu, które umoliwiaj kierowcy zmniejszenie lub uniknicie ryzyka, czyli zmniejszenie prawdopodobiestwa powstania kolizji drogowej. Istot jest zapobieganie wypadkom drogowym. W przypadku bezpieczestwa biernego mówi si o przeciwdziaaniu obraeniom w trakcie kolizji drogowej. W przypadkach bezpieczestwa pojazdów wojskowych naley wspomnie o koniecznoci przeciwdziaania zagroeniom bojowym i zwizan z tym ochron zaóg. Zapewnienie optymalnej ochrony zaodze umoliwia wysoki poziom zespou cech pojazdu, do których nale: sia ognia (moliwo raenia przeciwnika odpowiednio skutecznymi rodkami ogniowymi), odporno balistyczna i antyminowa (wyraana jako- ci opancerzenia), wysoka mobilno (dynamika jazdy, pokonywanie przeszkód terenowych, zwrotno). Dopiero kompleksowy rozwój wspomnianych cech pozwala na osignicie zadowalajcego poziomu bezpieczestwa. Wszelkie dysproporcje, jak np. silne opancerzenie przy niskiej dynamice ruchu, s niepodane i nie gwarantuj bezpieczestwa pojazdów wojskowych, zwaszcza opancerzonych. Bezpieczestwo pojazdów wojskowych naley rozpatrywa w szerszym aspekcie, np.: odpornoci balistycznej, transportowalnoci, urzdze specjalnych, moliwoci pokonywania przeszkód wodnych. W procesie konstruowania pojazdów wojskowych, czsto na bazie podwozia czy te platformy, dokonuje si modyfikacji i modernizacji. W efekcie budowane s praktycznie nowe pojazdy, speniajce aktualne wymagania taktyczno-techniczne, dopasowane do biecych potrzeb. Potrzeba osigania i speniania przez pojazd nowych wymaga bardzo czsto wie si z wyczerpaniem technicznych moliwoci podwozi bazowych. Wobec tego celem nadrzdnym staje si konstruowanie nowych typów pojazdów bez pogorszenia dotychczasowego poziomu bezpieczestwa. Dotyczy to zwaszcza ruchu pojazdu, w szczególnoci jego dynamiki, czyli zachowania si podczas zmiany prdkoci i toru jazdy. O jakoci pojazdu wojskowego (zwaszcza bojowego) decyduj jego gówne cechy, tzn.: sia ognia, ruchliwo i opancerzenie, które w myl zasady acucha powinny by ogniwami o takiej samej wytrzymaoci. Pod pojciem ruchliwoci rozumie si zespó cech charakteryzujcych zdolno do dynamicznej jazdy i manewrowania wozu na polu walki. Nale do nich: parametry charakteryzujce ruch prostoliniowy, zwrotno, zdolno pokonywania terenu. Potwierdzaj to informacje z obszaru analizy literaturowej oraz badania prowadzone m.in. przez autora pracy [ 19, 11, 137, 14, 163, 157]. Autor w dalszej czci pracy skupi si na rozwaaniach nad bezpieczestwem pojazdów wojskowych rozumianym jako poczenie bezpieczestwa czynnego oraz zapewnienia jak najwyszej dynamiki ruchu jako cechy pojazdu zapewniajcej ochron zaodze przed zagroeniem bojowym. Na tak zdefiniowane bezpieczestwo w duej mierze bdzie rzutowa stateczno pojazdu. Statecznoci podczas ruchu pojazdu okrela si zdolno do zachowania toru jazdy zadanego przez kierowc [ 193]. W przypadku polizgu w ruchu prostoliniowym mamy do czynienia z utrat statecznoci podunej. Najbardziej powszechna i niosc najwicej zagroe jest utrata statecznoci w ruchu krzywoliniowym, czyli poprzeczna. W przypadku utraty przyczepnoci poprzecznej moe nastpi zarzucenie pojazdu bd, jeli nawierzchnia ma wysoki wspóczynnik przyczepnoci lub rodek masy pojazdu jest pooony wysoko, wywrócenie pojazdu, co jest najgroniejszym wypadkiem [94]. 13

14 Koowe pojazdy opancerzone W podrozdziale zostan przedstawione rodzaje pojazdów opancerzonych aktualnie wykorzystywanych w siach zbrojnych. Rónorodne zagroenia oraz zmiana zasad prowadzenia konfliktów powoduj, e wojskowym pojazdom koowym stawiane s nowe, odmienne od dotychczasowych wymagania. Dotycz one wysokiej mobilnoci, ale przede wszystkim, podwyszonej ochrony zaogi. Przykadowo park pojazdów ko- owych w polskiej armii jest aktualnie mocno zrónicowany. Oprócz obecnych koowych wozów bojowych Rosomak, uznawanych za nowoczesne w innych grupach sprztowych, opisywanych w systematyce parku pojazdów w WP [96], jest te sprzt po wieloletniej eksploatacji. Ze wzgldu na dziaania polskich kontyngentów wojskowych, koniecznoci stao si wprowadzenie do si zbrojnych nowych pojazdów opancerzonych. W tym celu wdroono niewielkie iloci pojazdów okrelanych jako SPI (samochód patrolowo- -interwencyjny), czyli wysoce mobilnych, lekko opancerzonych i uzbrojonych pojazdów, przeznaczonych do prowadzenia walki z grupami zbrojnymi o charakterze terrorystycznym. Planowane jest wprowadzenie pojazdów typu OSP (Opancerzone Samochody Patrolowe). OSP to grupa pojazdów adekwatnych do potrzeb operacji poza granicami kraju (w Afganistanie, Iraku). Pojazdy te w odrónieniu od grupy SPI ma charakteryzowa wyszy poziom ochrony balistycznej i przeciwminowej. Obok pojazdów opancerzonych, niezbdne jest wprowadzenie nowych jednostek sprztu w grupach samochodów ciarowo-terenowych oraz zestawów transportowych cignik- naczepa. Na tle tych potrzeb uzasadniona jest dbao o utrzymanie wysokiego poziomu bezpieczestwa ruchu. Rozwój pojazdów SPI, OSP, MRAP czy te zestawów transportowych oraz wersji specjalnych Rosomaka przebiega niezwykle dynamicznie, gdy powstaje szereg nowych wersji. Uwarunkowaniem do szybkiego rozwoju stay si misje wojskowe poza granicami kraju i udzia w nich wojsk polskich. Poniej scharakteryzowano typy koowych pojazdów opancerzonych. Samochody przeznaczone do realizacji zada patrolowych oraz interwencyjnych stanowi wyodrbnion, now kategori pojazdów wojskowych i policyjnych, okrelon jako samochody patrolowo-interwencyjne (SPI). Charakterystyczne cechy pojazdów SPI wynikaj z ich przeznaczenia, a mianowicie: a) zazwyczaj mieszcz 6-1 onierzy lub funkcjonariuszy z indywidualnym uzbrojeniem i wyposaeniem, co uznano za optymalne dla sprawnego wykonania zada patrolowania i ewentualnej interwencji, b) uzbrojeniem pokadowym jest karabin maszynowy (kalibru 7,62 mm, rzadziej 12,7 mm), ewentualnie lekki modzierz, a ostatnio automatyczny granatnik 4 mm; w niektórych pojazdach onierze mog prowadzi przez otwory strzelnicze ogie z wntrza wozu, na boki i do tyu, c) ochrona przed pociskami zazwyczaj odpowiada 1, a ostatnio 2 poziomowi wg Stanag 4569, d) ochrona przed minami jest zrónicowana, najczciej spenia wymagania poziomu l wg Stanag 4569 (granaty rczne, odamki pocisków haubicy oraz mae adunki wybuchowe eksplodujce pod pojazdem), e) powszechnie s stosowane szyby kuloodporne,

15 f) bardzo czsto stosowane s koa wyposaone w specjalne wkadki umoliwiajce dalsz jazd w przypadku uszkodzenia ogumienia przez pociski lub min, g) wszystkie samochody s zbudowane na podwoziach terenowych 4x4 lub 6x6. Gówn wad samochodów z tej kategorii jest stosunkowo saba i czsto niewystarczajca ochrona zaogi przed ostrzaem z broni kalibru 12,7 mm i wyszych, a take przed minami i improwizowanymi adunkami wybuchowymi, które staj si najwikszym zagroeniem onierzy biorcych udzia w bojowych patrolach. Wspomnianych wad, typowych dla SPI, maj by pozbawione OSP-y (opancerzone samochody patrolowe). Takie okrelenie przyjto na potrzeby pozyskania pojazdów do operacji poza granicami kraju (w Afganistanie, Iraku) przez Dowództwo Wojsk Ldowych. Pojazdy te w odrónieniu od poprzedniej grupy SPI maj diametralnie wyszy poziom ochrony balistycznej poziom 3 wg STANAG Powoduje to wysz mas cakowit dochodzc do 16 t. Na wysokim poziomie (2a wg wspomnianego dokumentu standaryzacyjnego, czyli 6 kg ekwiwalentu TNT wybuchajcego pod koem) ksztatuje si odporno przeciwminowa pojazdów nalecych do kategorii OSP, rzadziej jest to 2b (6 kg TNT, ale pod kadubem). Odporno na adunki improwizowane IED jest wystarczajca dla spenienia poziomu IV. W stosunku do SPI w OSP ograniczono liczb czonków zaogi do 5, wzmocniono take uzbrojenie wykorzystywane s obrotnice km kalibru 7,62 lub 12,7 mm oraz granatnik 4 mm. Pojazdy te wyposaane s w rodki cznoci wewntrznej oraz zewntrznej z bardziej rozbudowanym i zintegrowanym systemem informatycznym. Przykadem zapewnienia ochrony zaodze jest amerykaski program MRAP (Mine Resistant Ambush Protected). Dotychczasowe dowiadczenia z udziau onierzy amerykaskich w dziaaniach w Iraku oraz Afganistanie wykazuj jako priorytet osignicie jak najwyszej ochrony przeciwminowej w celu ograniczenia strat ludzkich. Struktura amerykaskiego programu rozwojowego pojazdów MRAP obejmuje budow 3 kategorii tych samochodów. Kategori 1 stanowi samochody MRUV (Mine Resistant Utility Vehicles), które maj by wykorzystywane do wykonywania zada w terenie zurbanizowanym. Uzbrojone w system obrotnicy z karabinem maszynowym maj zabiera 6 osób zaogi. Pierwotnie planowano zakup 1416 pojazdów. Do kategorii 2 nale pojazdy JERRV (Joint Explosive Ordnance Disposal Rapid Response Vehicle). S one przeznaczone do konwojowania, transportowania onierzy oraz zada inynieryjnych. Do tych zada przeznaczono pojazdy Cougar w wariantach 4x4 oraz 6x6. Kategori 3 stanowi samochody do transportowania do 12 onierzy, o wysokiej odpornoci przeciwminowej, wykorzystywane do zada EOD (Explosive Ordnance Disposal). Do tych zada planowano wykorzystywa 64 pojazdów BUFFALO. Liczba przewoonych onierzy jest mniejsza ni 1 (najczciej 6). Inaczej jednak ni w przypadku HMMWV czy przypominajcych go podstawowymi zaoeniami konstrukcyjnymi pojazdów takich jak: LMV, Eagle IV, RG-32 czy AMZ Tur, MRAP to pojazdy cisze i wiksze. Zabieraj wicej pasaerów, czsto maj tylne drzwi przedziau pasaerskiego. S te znacznie bezpieczniejsze dla podrónych. Nie mona ich zatem bezporednio porównywa ze wspomnianymi konstrukcjami. MRAP-y nie s jednak pozbawione wad. Wace od 15 do 28 ton pojazdy opancerzone maj niewielki zasig, a ich masa czsto przekracza nono wikszoci mostów na danym terenie. Dziki swojej masie s trudne w transporcie powietrznym (MRAP nie mieci si w adowniach samolotów C-13 i wymaga kosztownego transportu na pokadzie C-17). Kolejnym problemem, zwizanym z obnieniem bezpieczestwa ruchu, s due naciski jednostkowe na podoe, przez co pojazdy dosy atwo zakopuj si poza szlakami drogo- 15

16 16 wymi. Zalet wynikajc z duych gabarytów jest bardzo dobra widoczno, przestronno wntrza. Znaczn wad, rónic MRAP od OSP, jest niska mobilno w terenie oraz obni- ona stateczno jazdy, przez co istnieje moliwo przewrócenia na bok. Ponadto utrudniona jest ewakuacja i poruszanie si w pobliu linii wysokiego napicia [ 2]. Kolejn grup opancerzonych pojazdów s koowe transportery. W wielu krajach s inicjowane lub si rozpoczy prace nad rónymi systemami i ukadami, które maj si znale w przyszym wozie bojowym (AFV). W armiach krajów europejskich wystpuj dwie gówne odmiany bojowych wozów opancerzonych: koowe i gsienicowe. Odmiana koowa jest najszybciej rozwijanym segmentem pojazdów okrelanych jako bwo (bojowe wozy opancerzone). Przykadem na intensywny rozwój s programy: VBCI we Francji, Boxer w Niemczech, AMV z firmy Patria w Finlandii oraz Rosomak w Polsce, ponadto FRES z firmy General Dynamic Land Systems. Wymienione programy rozwojowe s prowadzone jako narodowe lub/i przez koncerny zbrojeniowe znajduj si na rónych etapach rozwoju. Ich gównym celem jest opracowanie nowoczesnego czteroosiowego pojazdu opancerzonego redniego bd cikiego. Koowe transportery opancerzone to rodzaj bojowych wozów piechoty. W Wojsku Polskim przyj si podzia koowych transporterów opancerzonych (KTO) na trzy grupy pojazdów w zalenoci od przeznaczenia [ 42]: liniowe do transportu pododdziaów piechoty, rozpoznawcze, transportery opancerzone ze specjalnym wyposaeniem. W celu spenienia wymaga przemieszcze operacyjnych niezbdne jest, aby transportery miay jak najwysze wymienione parametry i waciwoci [ 88]: zasig autonomicznego marszu 1 km, wyposaenie umoliwiajce prowadzenie walki i wykonywanie marszu w skadzie pododdziau przez co najmniej 3 doby, odpowiedni pojemno wntrza np. dla 1-osobowej druyny, wraz z uzbrojeniem i sprztem, dostateczn adowno, odpowiednie waciwoci ergonomiczne, tzn. takie, które umoliwi zachowanie waciwoci psychofizycznych zaodze i przewoonym onierzom, przez okres walki i marszu (w tym ochrona ABC, klimatyzacja, tumienie drga, widoczno), zapewnienie ochrony przed broni maszynow i strzeleck, wyposaenie dowódcze (rodki obserwacji i rozpoznania, cznoci, nawigacji), wysokie zdolnoci ruchowe: prdko jazdy po drogach 1 12 km/h, moliwoci przekraczania przeszkód terenowych, wykonywanie objazdów itd. Analiza przytoczonych klasyfikacji pojazdów wojskowych, w zetkniciu z aktualnym tendencjami konstruowania koowych pojazdów opancerzonych, wykazuje pewn ich dezaktualizacj. Granica pomidzy poszczególnymi grupami koowych pojazdów opancerzonych jest coraz mniej czytelna. Ponadto powstao szereg nowych grup pojazdów opancerzonych przedstawionych powyej. Jeszcze na etapie wdroenia dokonywanych jest szereg modyfikacji majcych wpyn na lepsze dostosowanie konstrukcji do aktualnych potrzeb. Szczególnie traci na czytelnoci pojcie lekki pojazd opancerzony, bowiem nie jest okrelone do jakiej masy naley uwaa pojazd za lekki. Biorc pod uwag rónego rozdaje konstrukcje wydaje si to zdecydowanie niejednoznaczne. Klasyfikacja, jak jest podzia na pojazdy koowe lekkie, rednie i cikie, moe by pomocna przy prowadzeniu zakupów sprztu czy kwalifikowaniu go do odpowiedniego rodzaju pododdziaów (komponenty lekkie lub cikie) i zada. Najczytelniejsza i zarazem najprostsza, zdaniem autora tej pracy, bdzie klasyfikacja wynikajca z nacisków na poszczególne osie:

17 17 pojazd dwuosiowy do 12 t lekki; do 16 t redni, powyej 16 t ciki, pojazd trzyosiowy do 15 t lekki; do 18 t redni, powyej 18 t ciki, pojazd czteroosiowy do 2 t lekki; do 28 t redni, powyej 28 t ciki. Innym dylematem, trudnym do rozstrzygnicia, jest granica, do której, w celu zapewniania ochrony onierzom, naley stosowa opancerzenie kaduba pojazdu, a w konsekwencji zwiksza jego mas, pogarszajc przy tym wasnoci trakcyjne, oraz kiedy opaca si zastosowa koowe transportery opancerzone zamiast innych pojazdów. Po to aby rozwiza ten problem, naley zwróci uwag na takie parametry taktyczno-techniczne, jak: objto uytkowa wntrza, moliwo montowania okrelonego wyposaenia i uzbrojenia, adowno. Poniewa pojazdy s bardziej wraliwe na mas stosowanych pancerzy, wymienione powyej parametry maj nisze wartoci w porównaniu z koowymi transporterami opancerzonymi. Majc na uwadze powysze waciwoci najbardziej zasadne wydaj si wdraanie pojazdów dwuosiowych i trzyosiowych lekkich oraz rednich, a w przypadku pojazdów czteroosiowych oraz cikich dwu- i trzyosiowych zastpowanie ich transporterami opancerzonymi Przyczyny zagroe bezpieczestwa ruchu wojskowych pojazdów koowych Specyfika konstrukcji wojskowych pojazdów koowych W porównaniu z pojazdami komercyjnymi w konstrukcji koowych pojazdów wojskowych mona wskaza kilka zasadniczych rónic, które maj wpyw na bezpieczestwo ruchu. S to przede wszystkim: wysoko pooony rodek masy, dua masa wasna bliska dopuszczalnej masy cakowitej, wiksze momenty bezwadnoci bryy nadwozia, ogumienie zazwyczaj o terenowym bieniku, czsto brak systemów wspomagania bezpieczestwa biernego i aktywnego, dodatkowy osprzt montowany na zewntrz bryy nadwozia, mniejsza powierzchnia okien. Naley przy tym wspomnie, e czciowo pewne rónice pojawiaj si ze wzgldu na konieczno zapewniania moliwie wysokiej ochrony zaogi (balistycznej, przeciwminowej) lub/i wysokich parametrów technicznych zwizanych z pokonywaniem terenu. Dokonujc porównania podwozi bazowych wojskowych pojazdów koowych i wykonanych z ich wykorzystaniem wersji specjalnych mona dostrzec kierunki zmian w postaci: dodatkowego opancerzenia, dodatkowego urzdzenia pozwalajcego na wykonanie zada funkcjonalnych, czy liczniejszego osprztu, w tym mocowanego na zewntrz [ 6, 19, 114, 116, 143]. Budowa wersji specjalnych powoduje wic przesunicie pooenia rodka masy oraz masowych momentów bezwadnoci, wpywajc na ogó, negatywnie na bezpieczestwo ruchu Procedura pozyskiwania konstrukcji wojskowych pojazdów koowych Rozwój techniki samochodowej zwizany z potrzebami narodowych si zbrojnych przebiega w sposób zaplanowany. Prowadzone s zakupy, prace rozwojowe oraz wdro- eniowe zgodnie z odpowiednimi procedurami [ 19]. Istotny wpyw na poziom bezpieczestwa wojskowych pojazdów koowych ma procedura ich wdraania, oparta na dokumentach takich jak Decyzje MON nr 57/28 oraz 13/21. Aktualnie w procedurze wdraania naley wyróni: instytucj generujc potrzeb wdroenia pojazdu gestora, organ koordynujco-decyzyjny Sztab Generalny WP, instytucj realizujc IU

18 18 (Inspektorat Uzbrojenia). W instytucji realizujcej, w razie potrzeb, opracowywane s wymagania taktyczno-techniczne oraz program bada (testów). Naley stwierdzi, e przy duej indywidualnoci i specyfice obiektów mog pojawi si trudnoci w wyczerpujcym potraktowaniu w ramach testów problematyki bezpieczestwa ruchu. Dodatkowo w procesie pozyskiwania sprztu pojawiaj si determinanty: czas oraz koszty. W procesie tym nie ma miejsca na popraw i doskonalenie konstrukcji, a badania w zakresie bezpieczestwa ruchu pojazdów koowych mog by ograniczone. Procedura wdraania i weryfikacji sprztu kadzie nacisk na optymalizacj konstrukcji ju na etapie projektowania oraz budowy prototypu. Procedura to jedna z gównych przesanek przemawiajcych za opracowaniem metodyki z wykorzystaniem bada symulacyjnych Rodzaje i przyczyny wypadków z udziaem koowych pojazdów opancerzonych Do czynników, które mog wpywa negatywnie na bezpieczestwo ruchu mona zaliczy czas realizacji projektów od koncepcji pojazdu do jego wdroenia, który ulega w przypadku wojskowych pojazdów koowych znacznemu skróceniu ze wzgldu na pilne potrzeby operacyjne [ 19]. W ostatnich latach znaczcemu skróceniu uleg proces badawczo-rozwojowy [ 6]. Przykadem moe by program rozwojowy pojazdów MRAP [ 6], który zosta podzielony na trzy fazy obejmujce okres 9 miesicy. W trakcie prac badawczych kwestie bezpieczestwa ruchu zostay ograniczone do niezbdnych bada eksperymentalnych. Faza pierwsza obejmowaa testy okrelone jako rozwojowe, zorientowane w 9% na odporno pojazdu, a w 1% na weryfikacj parametrów trakcyjnych. Rezultaty stay si podstaw do wprowadzenia pierwszych poprawek do konstrukcji pojazdów. Na tym etapie rozwoju, z szeregu bada trakcyjnych zorientowanych na bezpieczestwo ruchu, wykonywano manewr ominicia przeszkody (zmiana pasa ruchu) oraz sprawdzano skuteczno hamowania. Podczas drugiego etapu bada testowych kadziono wikszy nacisk na testy drogowe zwizane z funkcjonalnoci poszczególnych systemów oraz na pojazd jako cao. Nie prowadzono prób cile zwizanych z bezpieczestwem ruchu. W etapie trzecim z tego rodzaju testów wykonano prób wywracania na bok (roll over), której celem bya ocena wytrzymaoci kaduba i wyposaenia wewntrznego, a nie sama podatno na utrat statecznoci. Wskazywano ponadto, e takie etapowe podejcie do bada i weryfikacja spenienia wymaga na pojazdy MRAP stanowi unikalne i kompletne podejcie do zagadnienia. Podejcie do kwestii bezpieczestwa, jedynie na etapie wdraania, wydaje si by niewystarczajce. Moe ono skutkowa wywróceniem pojazdu na bok lub jego zarzuceniem, zwaszcza dotyczy to pojazdów opancerzonych rónych kategorii, przede wszystkim OSP oraz MRAP [ 6, 12, 13, 2, 52,]. W kocu problem ten zosta dostrze- ony, poniewa w 22 r. odnotowano zastraszajc liczb wypadków i bezpieczestwo czonków zaóg pojazdów bojowych oficjalnie okrelone zostao jako niewystarczajce [ 2]. Pojazdy te bardzo czsto s modyfikowane. Montuje si specjalne wyposaenie dobierane na potrzeby konkretnych misji, czsto bez zwracania dostatecznej uwagi na poziom bezpieczestwa. W przytoczonej pracy [ 2] podaje si 83 wypadków drogowych, do jakich doszo w 22 r. z uyciem pojazdów HMMWV. Zdecydowan wikszo z nich stanowiy uderzenie czoowe 39 incydentów oraz przewrócenie na bok (roll over) 44 zdarzenia. Dostrzeono take, e im wicej wyposaenia zostaje rozmieszczonego we wntrzu pojazdu, tym wiksze ryzyko obrae ciaa w przypadku zdarzenia drogowego. Wyrónione zostay trzy zmienne majce wpyw na bezpiecze-

19 19 stwo, s to: rodzaj zadania (misji), wyposaenie, operator. Dostrzeono take brak uwzgldnienia w wymaganiach dla pojazdów moliwoci korekty wyposaenia, w zwizku z jego rozwojem i potrzebami modernizacji w kolejnych latach. Znaczny wzrost zdarze drogowych z udziaem koowych pojazdów wojskowych potwierdzaj rezultaty bada zagadnie bezpieczestwa zamieszczone w pracy [ 6]. W latach obserwowano znaczny wzrost liczby wypadków drogowych, których przyczyn byo wywrócenie pojazdu na bok. Dotyczyy one w gównej mierze samochodów HMMWV w wersjach z dodatkowym opancerzeniem. W 27 r., kiedy wprowadzono pojazdy klasy MRAP, doszo do drugiej fali incydentów zwizanych z wywracaniem si pojazdów. Do wypadków dochodzio zarówno na podou sztywnym, jak i podatnym. W pierwszym przypadku: podczas gwatownych zmian pasa ruchu, w drugim przy pochyleniu poprzecznym drogi lub te nadmiernym zagbianiu si kó w gruncie. Jednak gówn przyczyn wspomnianych zdarze jest wysoko pooony rodek masy. Inne przyczyny to zbyt dua korekta toru jazdy, dokonywana przez kierowców podczas jazdy po szosie podczas zmiany pasa ruchu (najczciej na skutek paniki), ze cinienie w ogumieniu lub nieodpowiedni jego stan techniczny. W okresie od padziernika 27 do padziernika 28 r. zarejestrowano 186 wywróce, z czego 14 zakoczyo si miertelnie, 58 dotyczyo MRAP, 52 HMMWV, natomiast w pozostaych uczestniczyy inne pojazdy. W raporcie z 21 r. zamieszczonym w opracowaniu [ 18] oraz pracy [ 7] dotyczcej moliwoci poprawienia statecznoci, wskazywane s gówne przyczyny wypadków drogowych spowodowanych przez cikie pojazdy koowe, wród których wymieniono utrat stabilnoci bocznej. Trzy najpowaniejsze czynniki, które doprowadzaj do przewrócenia pojazdu to: boczne porywy wiatru, nage manewry kierownic i raptowne hamowanie. Na szersz skal wypadki zwizane z wywróceniem pojazdów na bok analizowano w pracy [ 31]. Szczególn uwag zwrócono w niej na, oprócz ujcia ilociowego (w skali USA), wyjtkowo niebezpieczne w skutkach wywrócenia samochodów ciarowych, które byy przyczyn 52% obrae miertelnych. Jak wida wymagania stawiane pojazdom koowym w zakresie dynamiki jazdy natrafiaj na ograniczenia trakcyjne ze wzgldu na moliwo utraty statecznoci ruchu Rodzaje i przyczyny wypadków z udziaem koowych pojazdów czonowych Dokonujc przegldu metod poprawy stabilnoci zestawów drogowych cignik siodowy naczepa, warto wskaza na gówne zagroenia dla utraty stabilnoci zestawu drogowego, czyli niewielki margines zachowywania stabilnoci, zwaszcza przy wyszych prdkociach, w porównaniu z pojedynczym pojazdem. Na podkrelenie zasuguje fakt, e zachowanie si pojazdów czonowych cigników z naczepami jest silnie uzalenione od konfiguracji ukadu jezdnego, adunku oraz stanu nawierzchni [ 45]. Kolejn przyczyn wypadków jest skadanie si naczepy (ang. jackknifing) na skutek nierównomiernoci si poprzecznych bd ich zaniku w obszarze styku kó ogumionych tylnych osi cignika oraz/lub kó naczepy, podczas intensywnego hamowania. Innym powodem utraty stabilnoci jest ruch wykowaty naczepy na skutek poprzecznych oscylacji, spowodowanych oporem powietrza bd ruchami kierownicy. Znaczenie dla bezpieczestwa ma równie czas odpowiedzi naczepy na sygna wymuszajcy powstay w ukadzie kierowniczym cignika, co zwizane jest z odlegoci pomidzy cignikiem a naczep. Istotna jest te interakcja w postaci sygnaów zwrotnych otrzymywanych przez kierowc, których ródem s ukady naczepy (hamulcowy, sterowania, jezdny) [ 45].

20 2 Negatywnym czynnikiem wpywajcym na liczb wypadków pojazdów czonowych jest rónica maksymalnej wartoci przyspieszenia poprzecznego wystpujca pomidzy cignikiem a naczep w trakcie wykonywania manewru zmiany pasa ruchu. Okrelana jest ona wspóczynnikiem RWA (ang. reaward amplification) Moliwoci poprawy bezpieczestwa Badania eksperymentalne pojazdów koowych Ogólnie stosowan praktyk jest budowanie rónych wersji pojazdu na podwoziu bazowym. Jednak budowanie nowych konstrukcji nie powinno wpywa na pogorszenie ich bezpieczestwa. Szczególne niebezpieczestwo wie si z przewróceniem samochodu na bok, które jest przyczyn gronych w skutkach wypadków drogowych. Samochody o nietypowej konstrukcji, o wysoko pooonym rodku masy, s szczególnie podatne na tego typu zagroenia. Przy budowaniu wersji odmiennych od bazowej lub modernizacji wprowadzane s zmiany konstrukcyjne i eksploatacyjne. Wpywaj one na zmian charakterystyki kierowalnoci i statecznoci pojazdu. Moliwoci poprawy ich charakterystyk s utrudnione, zwaszcza jeli dotyczy to duych partii ju wdroonych pojazdów. Zakres niezbdnych zmian konstrukcyjnych moe zosta okrelony na podstawie wyników eksperymentalnych bada drogowych z naciskiem na testy kierowalno- ci i statecznoci ruchu [ 66, 134, 136, 143, 149, 15, 154, 175]. W pracy [ 86] wskazano na potrzeb wykonywania testów rozwojowych zawierajcych cile okrelone etapy: przygotowanie aparatury pomiarowej oraz obiektów i placów wicze o odpowiednich warunkach okrelonych w wymaganiach, przygotowanie prób przez inynierów i techników, nastpnie wykonanie bada i w kocu walidacja i obróbka statystyczna wyników. Ponadto testy powinny by, jak si wskazuje, przeprowadzone w rónorodnych warunkach klimatycznych i dla rónych nawierzchni. Do tego celu opracowywane s specjalne wojskowe procedury badawcze [ 186], odbiegajce kryteriami oceny od unormowa midzynarodowych. Prowadzenie bada eksperymentalnych zwizanych z wykonywaniem manewrów prowadzcych do wywrócenia pojazdu na bok [ 187, 197] stanowi doskonay materia do analizy skutków kolizji i ewentualnych zniszcze. Jednake takie badania maj charakter niepowtarzalny, s kosztowne oraz niebezpieczne. Podobnie jak badania eksperymentalne o charakterze prewencyjnym w zakresie bezpieczestwa [ 3, 168, 185] dotyczce okrelania momentu interwencji systemu stabilizacji toru jazdy oraz bezpieczestwa w pojazdach ponadnormatywnych Badania symulacyjne pojazdów koowych Ze wzgldu na koszty oraz ryzyko przedsiwzicia jakim jest wdroenie nowego pojazdu, wskazuje si na potrzeby badania wpywu okrelonych zmian konstrukcyjnych i eksploatacyjnych na rónych etapach rozwojowych projektów [ 87]. W pracy [ 25] zwrócono uwag na znaczenie ograniczania zagroenia w ruchu ju na etapie projektu konstrukcji, podkrelajc przy tym znaczc rol bada symulacyjnych. Ich przeprowadzenie umoliwia uzyskanie zadowalajcych rezultatów pozwalajcych na rozwizywanie problemów doskonalenia konstrukcji i zwizanej z tym poprawy bezpieczestwa ruchu. Zagadnieniom tym powicono prace [66, 67, 68, 154, 175, 178]. Ocen wpywu poszczególnych zmian konstrukcyjnych na popraw bezpieczestwa za pomoc bada symulacyjnych umoliwia budowanie odpowiednich modeli symulacyjnych z wykorzystaniem

21 pakietów MBS bd oprogramowania wasnego [ 33, 58, 81, 146,]. Istotne rezultaty osiga si stosujc poczenie bada eksperymentalnych z symulacyjnymi [ 33]. Wykorzystywanie bada symulacyjnych pozwala na ocen wpywu parametrów, które w badaniach eksperymentalnych byyby trudne lub niemoliwe do oceny. S to m.in. parametry zawieszenia czy te podatno podwozia [ 19, 194]. W zapobieganiu gównemu zagroeniu bezpieczestwa wojskowych pojazdów koowych, jakim jest wywrócenie pojazdu na bok, dostrzeono wpyw parametrów ogumienia [ 38]. Wspópraca koa ogumionego z podoem sztywnym ma istotny wpyw na zachowanie pojazdu oraz komfort jazdy, szczególnie podczas ruchu pojazdu w kierunku poprzecznym. Okrelenie si poprzecznych pozwala oszacowa ryzyko wystpienia przewrócenia na bok. Jednym z powszechnych kierunków prac nad popraw bezpieczestwa jest rozwój urzdze stabilizacji toru jazdy [ 5, 7, 8, 32, 69, 9, 13]. W celu poprawy panowania nad pojazdem i zachowania stabilnoci proponowane s rónorodne strategie aktywnej kontroli jazdy. Podaje si konkretne algorytmy dziaania oraz metody obliczeniowe dla elektronicznych systemów kontroli stabilnoci pojazdu, rozbudowane o kontrol poo- enia wysokoci rodka masy i wyznaczania rodka obrotu bryy nadwozia w stosunku do dotychczasowych systemów stabilizacji toru jazdy [ 5, 36, 9]. Nastpuje rozwój metod kontrolowania zachowania statecznoci pojazdu, bazujcych na pomiarze kta znoszenia pojazdu oraz uwzgldnieniu warunków jazdy [ 13]. Systemy kontroli stabilnoci zazwyczaj badane s z szerokim wykorzystaniem symulacji [ 21, 43, 13, 132, 183], a ich rezultaty weryfikowane s eksperymentalnie [ 33]. Wikszo uywanych metod opiera si na modyfikacji ukadu zawieszenia, polegajcej na wprowadzaniu aktywnych zawiesze [ 8, 15, 16, 29, 43, 97, 123], pozwalajcych ksztatowa charakterystyk sprystoci zawieszenia w kierunku pionowym oraz regulowa przewit, a co za tym idzie wysoko rodka masy. Prace te prowadzi si zazwyczaj opierajc si o modele matematyczne [ 1, 47, 76, 83, 192], co umoliwia m.in. prowadzenie bada porównawczych z wariantem zawieszenia pasywnego. Wskazuje si jednoczenie na zasadno stosowania tego typu zawieszenia zwaszcza w pojazdach wojskowych, gdzie stawiany jest wymóg wysokiej zdolnoci do pokonywania terenu oraz stabilizowania uzbrojenia. Problematyk zawiesze w pojazdach szeroko opisano w pracy [ 44]. Jako istotn, wskazuje si metod okrelania tendencji do utraty statecznoci poprzecznej opierajc si o Load Transfer Ratio (wskanik rozmieszczenia adunku) pojmowany jako Roll Safety Factor, tj. wspóczynnik bezpieczestwa na wywracanie [ 54]. W metodzie celem jest wyznaczenie parametrów krytycznych i sygnalizacja tego stanu z odpowiednim (min.,5 s) uprzedzeniem kierowcy. Badania tego typu prowadzone s opierajc si na oprogramowaniu symulacyjnym wykorzystujcym sieci neuronowe oraz pakiety MBS. Okrelenie manewrów sprzyjajcych moliwoci wywrócenia si pojazdu na bok mona sprowadzi bezporednio do dynamiki pojazdu do chwili, kiedy kierowca ma kontrol nad pojazdem, a jego reakcje i percepcja maj jeszcze bezporedni wpyw na bezpieczestwo [ 35]. Idea ostrzegania o stanie zagroenia zakada powiadomienie o nim z takim wyprzedzeniem, aby moliwa bya reakcja kierowcy. Pomiary dynamiki, za pomoc szeregu sensorów, zakadaj eksperymentalne okrelenie wspóczynników sucych do wyznaczenia statecznoci poprzecznej zwizanej z pomiarami: przyspieszenia poprzecznego, któw znoszenia kó jezdnych i rozmieszczenia adunku. W konsekwencji moliwa jest do okrelenia strategia ostrzegania kierowcy [ 37]. 21

22 22 Badania symulacyjne wywracania na bok na pojazdach uytkowanych w wojsku prowadzone s take wykorzystujc programy do analizy rekonstrukcji wypadków [ 35]. Umoliwiaj one porównanie uzyskanych rezultatów z dostpnymi danymi na temat prdkoci ktowej obracania bryy nadwozia, energii, przyspiesze prdkoci i trajektorii rodka masy pojazdu [ 35], przy czym wikszo modeli umoliwia wykonywanie typowych manewrów pojazdem [ 4, 188, 196]. Ponadto zwrócono uwag [ 3], e modele opisujce cikie pojazdy s kompleksowe, czyli o duym stopniu zoonoci, co niekiedy powoduje spore trudnoci z okreleniem waciwych parametrów i danych. Cz prac [ 4, 137, 191] ukierunkowana jest na znalezienie optymalnej strategii sterowania pojazdem wieloosiowym, co pozwala ograniczy kty znoszenia i obniy ryzyko zarzucenia bd wywrócenia pojazdu. W tym celu wykonuje si badania symulacyjne w oparciu o nieliniowe modele pojazdów wojskowych. Badania modelowe ukierunkowane na popraw bezpieczestwa maj doskonali ukady hamulcowe oraz ABS i EBD [ 165, 185, 189, 19]. Celem jest nie tylko poprawa skutecznoci hamowania, ale take dobór momentów hamujcych dziaajcych na koa i zapewniajcych stabilno. Samochody o nietypowej konstrukcji, o wysoko pooonym rodku masy, s szczególnie podatne na zagroenia utraty statecznoci. Ocena skonnoci do przewrócenia samochodu na bok moe by prowadzona take metodami analitycznymi. Stany graniczne ruchu mona ocenia na dwa sposoby [ 57, 84]. Naley wyznaczy maksymalne moliwe do osignicia przyspieszenie poprzeczne oraz okreli warunki, w których nastpi przewrócenie pojazdu na bok (oderwanie dwóch wewntrznych kó od nawierzchni drogi). W przypadku metod analitycznych jest to równoznaczne z osigniciem ekstremalnej wartoci przyspieszenia poprzecznego. Zastosowanie zoonych modeli samochodu wskazuje [ 55], e maksymalne przyspieszenie poprzeczne wystpuje po oderwaniu pierwszego, a przed oderwaniem drugiego koa, co wynika ze zmiany toru ruchu pojazdu. W tym przypadku miar stanu granicznego jest nie tylko przyspieszenie poprzeczne, ale take kt obrotu kierownicy i kt przechyu bocznego, dla których odrywane jest pierwsze, a potem drugie koo. W wikszoci analizowano przypadki ruchu po nawierzchni poziomej, a wic dla zerowej przechyki bocznej i zerowego pochylenia podunego drogi. Jest to bardzo istotna uwaga, gdy dla rzeczywistych dróg wielkoci te mog przyjmowa róne wartoci, wpywajce w istotny sposób na warto- ci analizowanych parametrów ruchu Badania statecznoci pojazdów czonowych Zoonym zagadnieniem jest poprawa bezpieczestwa ruchu zestawów drogowych cignik-naczepa, które znajduj si na wyposaeniu polskiej armii. Dla tego typu pojazdów czonowych prowadzi si równie analizy [ 128, 129] przewracania si na bok naczepy oraz wyznacza graniczn bezpieczn wysoko pooenia rodka masy. Wyniki oblicze s niekiedy podparte badaniami numerycznymi oraz eksperymentalnymi [ 128]. Badania dynamiki zestawów cignik-naczepa oraz ich statecznoci skupiaj si zarówno na analizie klasycznych modeli liniowych, najczciej o trzech stopniach swobody, jak równie na badaniach symulacyjnych wykonywanych opierajc si na modelach nieliniowych uwzgldniajcych dynamik ogumienia oraz zawieszenia. Jako metod kontroli statecznoci zestawu cignik-naczepa proponuje si kontrol kta znoszenia przez ograniczanie momentu obracajcego powstajcego pomidzy cignikiem a naczep poprzez odpowiedni dystrybucj si hamujcych pomidzy koami na po-

23 23 szczególnych stronach naczepy. Prowadzony jest rozwój systemów kontroli stabilnoci zestawu cignika z naczep [ 51, 123], bazujcy m.in. na aktywnym zawieszeniu. Szeroki przegld metod poprawy statecznoci zestawów cignik-naczepa przedstawiono w pracy [ 45]. Naley do nich kontrola kta odchylania (Direct Yaw Control DYC), która polega na monitorowaniu kta odchylania i w razie potrzeby generowaniu momentu stabilizujcego poprzez przyhamowywanie odpowiednich kó zestawu z udziaem ABS. Cz metod opiera si na sterowaniu kó tylnych (Rear Wheel Steering RWS). Celem sterowania kó tylnych naczepy jest minimalizowanie rónicy przyspieszenia porzecznego midzy cignikiem a naczep i w efekcie wywracania si naczep. Realizacja algorytmu sterowania kó naczepy moe odbywa si na zasadzie otwartej ptli, kiedy to kt skrtu zaley od skrtu kó cignika oraz prdkoci jazdy. W celu optymalnej kontroli RWS uwzgldnia si take polizg kó oraz pooenie sprzgu wzgldem osi wzdunej naczepy Inne moliwoci poprawy bezpieczestwa Niezwykle wane dla bezpieczestwa koowych pojazdów wojskowych jest wyszkolenie operatora [ 8], który oprócz prowadzenia pojazdu wykonuje czynnoci obserwacji przedpola (w tym oceny sytuacji bojowej) oraz obsug dodatkowych urzdze cznoci, nawigacji, przeciwchemicznych itp. Szkolenie kierowców naley prowadzi przez trening praktyczny [ 6] lub z wykorzystaniem symulatorów [ 6]. Analiza wypadków drogowych z udziaem pojazdów wojskowych pod ktem uywania przez zaog pasów bezpieczestwa [ 182] w poszczególnych kategoriach pojazdów wykorzystywanych w armii amerykaskiej (w tym czogów i cikich pojazdów koowych) wskazuje na bezwzgldn potrzeb ich stosowania. Powinny to by pasy z wieloma punktami mocowania (minimum 4). Takie spostrzeenia zostay potwierdzone niedawnymi badaniami symulacyjnymi [ 127]. Moe to w sposób bezpo- redni przyczyni si do zredukowania skutków wypadków z udziaem koowych pojazdów wojskowych Podsumowanie rozdziau Z przedstawionych informacji na temat zagroe w ruchu koowych pojazdów wojskowych oraz sposobów poprawy bezpieczestwa wynika sposób postpowania badawczego. Rozwizanie postawionego problemu poprawy bezpieczestwa ruchu koowych pojazdów wojskowych powinno polega na ocenie wpywu zmian konstrukcyjnych wprowadzanych do tych pojazdów na ich bezpieczestwo ruchu. Podstaw do okrelenia zmiany poziomu bezpieczestwa ruchu powinna by przede wszystkim ocena rezultatów bada dla reprezentatywnych manewrów, a nastpnie wprowadzenie na tej podstawie modyfikacji do konstrukcji pojazdu. Potwierdza to suszno przyjtego celu naukowego, którym jest opracowanie metodyki okrelania wpywu wybranych zmian konstrukcyjnych na bezpieczestwo ruchu wojskowych pojazdów koowych. Podstaw do realizacji zakresu bada symulacyjnych moe stanowi wasne lub komercyjne oprogramowanie komputerowe zbudowane na bazie opracowanych i zweryfikowanych eksperymentalnie modeli matematycznych ruchu i dynamiki pojazdów dwu- i wieloosiowych. Istotne jest odpowiednie zaplecze pomiarowe oraz wykwalifikowany personel do przeprowadzenia bada eksperymentalnych. Dotychczas powstao niewiele opracowa traktujcych o problematyce dynamiki ruchu wojskowych pojazdów koowych w aspekcie ich bezpieczestwa. W gównej