שיקולי התכנון בפיתוח כלי רכב צבאיים מאויישים ובלתי מאויישים והאתגרים בבחירת המחברים המתאימים

כלי רכב קרקעיים צבאיים, מאוישים או בלתי מאוישים (UGV), הולכים ומתקדמים טכנולוגית עם הזמן.

התפתחות הטכנולוגיה מחזקת את הצורך במחברים צבאיים איכותיים ואמינים. עמידות בתנאי סביבה קשים, אילוצי גודל ומשקל, דרישות חוזק וסיכוך אפקטיבי הינם רק חלק מהגורמים שיכולים להפוך את אפיון המחבר הנכון לאתגר.

 האתגרים העיקריים בתכנון כלי רכב קרקעיים צבאיים הינם גודלו, משקלו ו”עוצמתו”. חשיבות ניצול השטח ברכבים הקרקעיים הופכת את המערכות הקומפקטיות לאידיאליות. אך אליה וקוץ בה – המחברים צריכים להישאר נגישים לטכנאים, במיוחד בכלי הרכב המאוישים וצורך זה יכול להוות אתגר במערכות הקומפקטיות. בנוסף למגבלות הגודל ישנן גם את מגבלות המשקל. משקל נמוך יותר פירושו פחות כוח הנדרש להנעת הרכב. מחבר קטן יותר ומחומרים מרוכבים יכול גם הוא לעזור בהפחתת המשקל הכולל של כלי הרכב. הספק מהווה מגבלה נוספת – יחד עם הגודל המחבר ופתרונות המשקל הנמוכים, המערכת צריכה גם להתמודד עם הספק חשמלי משמעותי.

הביקוש לרכבי קרקע צבאיים בלתי מאוישים (UGV)
הדרישה לכלי רכב צבאיים בלתי מאויישים גוברת בהתמדה וללא ספק נובעת בחלקה מההעדפה לטכנולוגיית לחימה שמצמצמת את הסיכון לאנשי הצבא המפעילים אותה. אמצעי UGV נשלטים מרחוק, וכך אין חשיפה של חיילים כאשר כלי הרכב נכנסים לאזורים מסוכנים. בנוסף אמצעים אלו מאפשרים גם פגיעה מדויקת יותר בתשתית האויב ובלוחמיו ומצמצם את הפגיעה באזרחים.

מרובוט קטן שמשתלב בכף ידו של חיל קרבי ועד כלי רכב בלתי מאוייש בגודל מלא אשר מסוגל לשאת משקל גדול ומצוייד במיטב מערכות הנשק המתקדמות, ניתן לראות שיקולים משותפים בבחירת המחבר המתאים. גם כאן שמירה על משקל מינימלי היא דרישה מרכזית וכפי שראינו לעיתים המערכת כולה מאד קטנה ולכן ישנה חשיבות רבה לתכנונה הנכון.
משמעות הדבר היא כי רכיבים קלים וקומפקטיים – כולל מחברים – הם קריטיים ומכיוון שרבים מאותם כלי רכב בלתי מאויישים משמשים במשימות קצה בסיכון גבוה, לאמינותם יש חשיבות עליונה. בנוסף על המחברים להיות עמידים בפני הפרעות אלקטרומגנטיות ובפני גורמים סביבתיים כגון לחות ואבק.

דרישות ואפיון מחברים לרכבי קרקע צבאיים

ישנן דרישות מסוימות המשותפות לכלל המחברים המשמשים ברכבים היבשתיים הצבאיים. לדוגמה, על המחבר להיות מסוגל להתמודד עם העברת הספק חשמלי גבוהה ולהיות בעל סיכוך צפוף ואמין כדי לתמוך בקצב הנתונים המהיר של מכשירי מעקב המותקנים על רכב, גם כאשר הוא מוקף במקורות הפרעה פוטנציאליים. וכן על המחברים לתמוך במתקפות סייבר כדוגמאת EMI וצורות אחרות של קרינה ורעש אות.

 מעבר לעמידה באילוצי הגודל והמשקל הקפדניים, על המחברים לתמוך בניתוק מהיר ובתחזוקה קלה ומהירה אך גם להיות מספיק נגישים על מנת לאפשר לטכנאים לעבוד איתם בתנאי השטח ובידיים לא חשופות. יחד עם זאת עליהם להיות חזקים מספיק בכדי לספק חיבור אמין ועמיד גם בסביבות עבודה אגרסיביות הכוללות הלם, רטט, חום, לחות ולכלוך. חשוב לדעת מהו סוג המחבר וצורתו, כמו גם האם המערכות האלקטרוניות ינותקו ויתוחזקו בשדה.

ומה באזרחות?

בעוד שהמונח “UGV” נקשר לעיתים קרובות למשימות כירורגיות מדויקות, UGVs ורובוטים משמשים לא רק את הצבא וכוחות הבטחון. להלן כמה יישומים אחרים עבורם:

·         מדידות ומיפוי

·         פיקוח ומעקב אזרחי / תעשייתי

·         חקלאות מדויקת

·         שימור סביבתי

·         ראייה ממוחשבת

·         חילוץ והצלה

 סביבות מאתגרות קוראות לפתרונות אמיניםקיימים מחברים רבים שמיועדים לשימוש ביישומים כגון כלי רכב צבאיים, מאויישים ובלתי מאויישים, בחרתי לציין מתוכם חמישה בולטים: סדרת Rhino של חברת אמפנול, סדרת KPSE של ITT Cannon, סדרת ACT של TE, סדרת Amphe-lite של אמפנול וסדרת M של LEMO

מחברי Rhino של אמפנול משלבים מחברי Mil-Spec עגולים מסוג MIL-DTL-38999 מסדרת III עם התנגדות חשמלית נמוכה, ומגעי RADSOK היפרבוליים. מחברי הספק גבוהים אלה עומדים במפרט צבאי עכשווי, אטומים לפי תקן IP69K, כוללים ציפוי ניקל אבץ שחור (RoHS), ומבטיחים חיבור אמין ליישומים כגון רכבים צבאיים, אפילו בסביבות עבודה קשות. בנוסף, מחברים אלה בעלי מגע אחד זמינים בגדלים שונים להתמודדות עם זרמים של עד A1000, מה שהופך אותם לאידיאליים לשימוש במערכות החשמל המרכזיות ביישומי הרכב.

סדרת KPSE של Cannon ITT מספקת סידורי מגע בצפיפות גבוהה במחבר עגול מיניאטורי זהו מחבר שתוכנן לעמוד בסנטדרטים של מפרט MIL-DTL-26482 מכיוון שהם קטנים, קלים, ומסוגלים להתמודד עם עד 13A  בשימוש בחוטי חשמל בגדלים מ 24 AWG ועד 16AWG. מחברי KPSE אלו אטומים ללחות לחלוטין על ידי תכנון נכון ושילוב של מעטפת המחבר, מכלול המגעים ואטם אחורי שמיועד לאטימת כניסת הכבל והחוטים.יכולת האיטום שלהם, בשילוב עם טמפרטורת הפעלה בטווח שבין -55˚ ל- + 125˚C, הופכת אותם לאידיאליים אפילו לסביבות הקיצוניות ביותר. מחברים מסדרת KPSE אלה יכולים לשמש ליחידות משנה (מיזוג אוויר, הגנת אש, מנוע), תיבות בקרה והפצה, מערכות תקשורת ומערכות נשק.

מחברי ACT 38999 הינם מחברים מיניאטורים העשויים מחומרים מרוכבים ובעלי צפיפות מגעים גבוהה. קו מוצרים זה הוא אפשרות מצוינת לפתרונות תקשורת במערכות השונות בכלי הרכב בהם יש צורך בכמות נתונים גדולה וקצבים מהירים. מחברים מרוכבים אלה עומדים בתקני MIL-38999 ותוכננו כרכיבים צבאיים וחלליים עם דגש על גודל קטן ומשקל נמוך מאד. מחברים אלו גם אטומים לסביבה ומספקים הגנת EMI / RFI יוצא מן הכלל.

עבור UGV מחברים אלקטרוניים הם קריטיים להזנת המתח והעברת הנתונים. מחברי אמפה-לייט הם קומפקטיים, קלים, אמינים ביותר וזמינים במגוון גדלים וסידורי מגעים. מחברים אלה עם ציפוי electroless nickel מספקים תעבורת דאטה וסיגנלים באיכות מעולה בזכות מערכת חיבור סיכוך יעודית, המשתמשת באצבעות הארקה במעטפת המחבר( 360⁰) ומספקות הגנה של מינימום 65dB  – 100MHz – 10GHz. סדרה זו כוללת אופציה של עד 128 מגעים במחבר אחד.

סדרת ה- LEMO M הינה סדרת מחברים נוספת ליישומי UGV . מחברי סדרת M הם אידיאליים ליישומים צבאיים וביטחוניים ונבדקו לפי מפרטי MIL .בהשוואה למחברים מיקרו עגולים אחרים ומחברים MIL-38999 , מחברי סדרת M של Lemo מציעים יתרונות משמעותיים בגודל ומשקל. מחברים אלה מוגנים לחלוטין, אטומים ועמידים לרעידות, ובנוסף מספקים הגנה של 360⁰ מפני EMC

לסיכום, בכדי שהמחברים יענו על הצרכים המתפתחים של כלי רכב, עליהם לתמוך בהעברת כמויות גדולות של נתונים בזמן אמת ומנגד לתמוך בהעברת הספקים גבוהים. מחברים אלה חייבים לעמוד גם בדרישות איכות מחמירים לאיתנות ויציבות ובמקביל עליהם להישאר קטנים וקלים ככל שניתן.אם ניקח כמה צעדים קדימה ונעז לדבר על כלי רכב אוטונומיים לחלוטין, אשר יבצעו פעולות שונות בשדה הקרב, על המחברים להיות מתוכננים בצורה כזו שתאפשר לשלב בתוכם גם התקנים הטרוגניים ושבבים יעודיים כגון סנסורים ופרוטוקלי חומרה שונים.