Aktywny egzoszkielet z TsNII Tochmash i jego perspektywy
Myśliwiec z wczesną wersją egzoszkieletu na targach Army 2018. W tle makieta obiecującego sprzętu z podobnym systemem
W ciągu ostatnich kilku lat nasz kraj opracowywał obiecujący egzoszkielet do celów wojskowych, który może poprawić podstawowe osiągi myśliwca. Wcześniej prezentowana była pasywna wersja takiego produktu, a na ostatnim forum Army-2021 po raz pierwszy pokazano egzoszkielet typu aktywnego. Na razie jest to jedynie prototyp, ale w średniej perspektywie produkty tego typu mogą stać się częścią wyposażenia bojowego wielu jednostek.
Próbki wystawowe
Rozwój obiecujących egzoszkieletów dla wojska odbywa się w Centralnym Instytucie Badawczym Tochmash (część Rostec) przy zaangażowaniu innych organizacji naukowych i projektowych. Efektem takiego podejścia jest już szereg projektów i różnego rodzaju prototypów, prezentowanych na wystawach w ostatnich latach.
Tym samym w 2017 roku Centralny Instytut Badawczy Tochmash po raz pierwszy pokazał materiały dotyczące obiecującego sprzętu bojowego, w którym proponowano uwzględnić egzoszkielet. Później na forum Army-2018 rozwój ten został pokazany w formie makiety. Ponadto zademonstrowano eksperymentalny pasywny egzoszkielet, który mógłby stanowić uzupełnienie seryjnego wyposażenia Ratnik. Jak informowaliśmy, taki produkt był już testowany w jednostkach sił zbrojnych.
Półaktywny egzoszkielet arr. 2020
W zeszłym roku jedną z nowości Army-2020 był półaktywny egzoszkielet opracowany przez Centralny Instytut Badawczy Tochmash we współpracy z Instytutem Badawczym Mechaniki Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego. Łomonosow. Prototyp ten różnił się od poprzednich próbek obecnością elektrycznego napędu stawu kolanowego o mocy 350 W; pozostałe przeguby zachowały tę samą konstrukcję bez napędu zewnętrznego. Testy wykazały, że półaktywna konstrukcja egzoszkieletu może zmniejszyć obciążenie kolan człowieka o 25%, co przyda się podczas długich spacerów lub podczas przenoszenia ciężarów.
Twierdzono, że półaktywny egzoszkielet spełnia wymagania sprzętu bojowego i może wchodzić w skład każdego z obiecujących zestawów. Jednocześnie planowano dalszy rozwój konstrukcji. Kolejnym krokiem w tym kierunku powinno być pojawienie się w pełni aktywnego systemu z nowymi trybami pracy.
Ta wersja egzoszkieletu została po raz pierwszy zademonstrowana na ostatniej Armii 2021. Istniejąca konstrukcja została przeprojektowana i uzupełniona o nowe napędy elektryczne i związane z nimi sterowanie. Dostępne są aktywne i pasywne tryby pracy, zapewniające różne korzyści, które zostały potwierdzone podczas testów. Zidentyfikowano także główne sposoby rozwoju takiego projektu.
Technologie rozwojowe
Celem bieżących projektów Centralnego Instytutu Badawczego Tochmash i powiązanych z nim organizacji jest stworzenie egzoszkieletu zdolnego do przenoszenia obciążeń fizycznych, a także wykorzystywania napędów oprócz własnych sił operatora. Dzięki temu możliwe jest uproszczenie przenoszenia różnych ładunków, m.in. wyposażenia i broni, a także zwiększyć mobilność wojownika. Zasadnicza zdolność istniejących egzoszkieletów do rozwiązywania takich problemów została wielokrotnie potwierdzona testami i praktyką.
Aktywny egzoszkielet najnowszego modelu jest efektem stopniowej modernizacji poprzednich modeli. W rezultacie zachowuje główne cechy wyglądu technicznego, ale różni się składem sprzętu, a zatem możliwościami i właściwościami. Zatem kluczowy wkład w rozwój projektu wnosi obecnie zaktualizowana elektronika z ulepszonym oprogramowaniem.
na stoisku Centralnego Instytutu Badawczego Tochmash na targach Armia 2021
Podobnie jak poprzednio, głównymi elementami egzoszkieletu są dwie metalowe „nogi”, które mocowane są do dolnych kończyn wojownika za pomocą pasów. Zawierają dwa podłużne elementy z przegubowym „kolano” i podeszwę. Układy sterowania, zasilacze itp. wykonywane są w formie zespołów zewnętrznych i montowanych.
W stawach sztucznych „nóg” znajdują się czujniki położenia; podeszwy wyposażone są w czujniki nacisku. Wszystkie informacje o wzajemnych ruchach części trafiają do jednostki elektronicznej, która przetwarza sygnały, określa ruchy operatora i wydaje odpowiednie polecenia serwomechanizmom „stawów kolanowych”. Na pozostałych złączach nie ma napędów elektrycznych.
Egzoszkielet ma dwa tryby działania. Pasywny wykorzystuje tylko mechaniczną część produktu. Przejmuje istniejące masy i odciąża nogi wojownika. Tryb ten przeznaczony jest do pracy z ładunkami na płaskich powierzchniach. Posiada złącze blokujące, które pozwala stać przez długi czas.
Tester demonstruje aktywny egzoszkielet
Tryb aktywny obejmuje wykorzystanie wszystkich jednostek elektronicznych i elektromechanicznych. W tym przypadku automatyka wykrywa i kopiuje ruchy człowieka. Tryb ten proponuje się stosować podczas pieszych wędrówek po nierównym terenie, m.in. Z bronie i dowolny ładunek.
Najnowsza opcja aktywnego/pasywnego egzoszkieletu waży ok. 6 kg. Zmniejsza obciążenie układu mięśniowo-szkieletowego człowieka o 50% i zmniejsza zużycie energii podczas chodzenia o 15%. Dzięki temu przy odpowiednim rozłożeniu ciężaru ładowność myśliwca można zwiększyć do 60 kg. Dodatkowo egzoszkielet przydaje się podczas korzystania z broni. Zatem podczas strzelania z systemów automatycznych, dzięki redystrybucji i tłumieniu odrzutu, celność wzrasta o 20%.
Przy wszystkich swoich zaletach, nowy egzoszkielet, podobnie jak poprzednie, jest bardzo łatwy w obsłudze. Jego konstrukcja zapewnia wszystkie niezbędne stopnie swobody i nie krępuje ruchów. Nie jest wymagane żadne specjalne szkolenie użytkownika i nie ma znaczących ograniczeń operacyjnych.
Perspektywy rozwoju
Nowy egzoszkielet z Centralnego Instytutu Badawczego Tochmash i Instytutu Badawczego Mechaniki Uniwersytetu Moskiewskiego wypada korzystnie w porównaniu z wcześniejszymi osiągnięciami swojej rodziny. Uzyskanie nowych możliwości nie wyklucza jednak konieczności dalszego udoskonalania konstrukcji. Twórcy ujawnili już zatem swoje plany na najbliższą przyszłość. Właściwości produktu zostaną poprawione poprzez udoskonalenie wszystkich jego elementów.
Główna część elementów egzoszkieletu w obecnej postaci jest wykonana z metalu. W przyszłości planują wprowadzić kompozyty, które poprawią charakterystykę wagową przy zachowaniu wymaganej wytrzymałości. Dalszej poprawy wymaga także system zasilania: możliwości całego kompleksu zależą bezpośrednio od jego charakterystyki. Planują dalsze doskonalenie systemów kontroli.
Efektem trwających prac w perspektywie średnioterminowej powinien być pełnoprawny egzoszkielet do zastosowań wojskowych, zdolny ułatwić długie przejścia, transport ładunków i walkę. W tym przypadku myśliwiec nie będzie musiał stawić czoła żadnym konkretnym ograniczeniom wynikającym z niedoskonałości konstrukcji. Możliwy termin pojawienia się pełnoprawnego modelu produkcyjnego wskazuje, że może on zostać przyjęty do dostaw wraz z powstającą aktualnie nową generacją sprzętu bojowego.
Jednak egzoszkielety z Centralnego Instytutu Badawczego Tochmash i innych deweloperów są już używane w siłach zbrojnych. Prototypy poprzednich modeli zostały przekazane do testów siłom zbrojnym i innym strukturom, które mogą być zainteresowane takim sprzętem. W szczególności to egzoszkielety pozwalają operatorom roboty-saperzy „Uran-6” do przenoszenia dość ciężkiej i dużej stacji kontrolnej.
Systemy przyszłości
Oczywiste jest, że w najbliższej przyszłości nowa wersja egzoszkieletu z trybem aktywnym zostanie poddana kompleksowym testom, m.in. z udziałem personelu wojskowego z różnych struktur i jednostek. Na podstawie ich wyników należy spodziewać się nowych ulepszeń i ulepszeń konstrukcyjnych. Prawdopodobnie kolejny etap modernizacji potrwa od kilku miesięcy do roku, a na kolejnej Armii 2022 czeka nas nowa ciekawa premiera.
Można się także spodziewać, że ulepszony egzoszkielet zostanie w całości objęty programem rozwoju zaawansowanego sprzętu bojowego. W tym przypadku w połowie dekady możemy spodziewać się początku wprowadzania takiego sprzętu do jednostek bojowych. Wcześniej jednak konieczne jest zakończenie bieżących prac badawczo-projektowych. Jednocześnie najnowsze wiadomości pozwalają z optymizmem patrzeć w przyszłość.
informacja