CZE/SVK - ZU-23-2 M2 (modernizace)

V roce 2004 začaly práce na rusko-slovensko-českém projektu modernizace oblíbeného kanonu ZU-23-2 pro účely exportu do zemí třetího světa. Projektu byl přiděleno označení ZU-23-A. Cílem modernizace bylo podstatné zvýšení účinnosti palby na letící cíle, snížení počtu členů obsluhy a možnost použití nových typů munice.


Omezujícími podmínkami zadání byly požadavky na:
- zachování původního zaměřovače ZAP-23 i ručního pohonu
- montáž modernizačních prvků u zákazníka v polních podmínkách
- cena modernizačních prvků musí být podstatně nižší než ceny finské Patrie a ruské ZU-32-2 M, M1 z OKB Nudelman


V roce 2006 byly práce přerušeny a od roku 2008 se znovu rozběhly, tentokrát už bez ruského partnera a pod projektovým jménem "Vlára" (Vlára je říčka na moravsko-slovenském pomezí, kromě toho že protéká kolem míst kde probíhal vývoj, zapadá do tradic pojmenování PL prostředků Angara, Jenisej, Tunguska, Šilka, Loara ..., a také naznačuje poměr prostředků které do projektu přitékaly )
V roce 2009 byly práce na funkčním vzorku úspěšně dokončeny a završeny střelbami ve VTSÚ Záhorie.


Systém řízení palby se skládá z dvou samostatných skupin:


Servopohony
- číslicové servopohony se střídavými třífázovými motory a mikroprocesorovými regulátory s funkcí rekuperace proudu, rychlosti 80°/s v azimutu a 60°/s v elevaci, krok odměřování 10 mikrorad, přesnost polohování 0,3 mrad
- dvojosý joystick řídící servopohony po sběrnici CAN Bus
- akumulátorový blok s ovládacím panelem a nabíječkou


Optoelektronický blok obsahuje
- přístroj aut. zachycení a sledování cíle s digitální CCD kamerou
- CCD TV kameru operátora
- řídící počítač s procesorem Pentium, formát PC 104+
- laserový dálkoměr s bezpečnou vlnovou délkou 1,54 um
- mikrodisplej na přílbě
- snímač teploty a barometrického tlaku vzduchu
- ovládací panel (společný se servopohony)


Hmotnost bloku s laserem je 6,1 kg a potřebný příkon z 24 Vss je 22 W.


Komplet je schopen pracovat z akumulátorové baterie 24 V/95 Ah nepřetržitě min. 24 hodin.


Software SŘP pracuje s hypotézou konstantního zrychlení cíle ve všech osách a je tedy modernější a přesnější než PUAZO-6 používaný u 57 mm kanonů i všechny modifikace systému řízení palby ZSU-23-4 Šilka zavedené v minulém století. Balistické výpočty jsou provedeny podle metodiky STANAG a umožňují volbu více druhů munice včetně nové podkaliberní munice FAPDS a PELE.


Proti původním TTD se mění:
- k výškám kompletu je třeba připočíst 215 mm
- pochodová hmotnost se zvyšuje na cca 1030 kg
- maximální účinný dosah se při použití munice FAPDS zvyšuje na 3000 m
- teoretická pravděpodobnost zásahu se zvyšuje proti základní verzi cca 10x



Zdroj: vlastní archiv autora

Munice ráže 23x152 používaná systémy ZSU-23-4 a ZU-23-2.


Obr. nahoře - standardní munice API-T (БЗ-T rusky), bulharské provenience,

Obr. spodní - nová munice FAPDS-T nabízená polskou firmou MESKO.


Munice konstruovaná pro ničení leteckých cílů, po průchodu prvním Al. plechem dochází k fragmentaci wolframového jádra.


Nová munice potřebuje odlišné tabulky střelby, které je možné zavést pouze do modernizovaných systémů s číslicovými počítači.

V r. 1972 bylo v ČSLA zvažováno zavedení systému ZSU-23-4 Šilka a munice ráže 23x152 byla posouzena jako slabé místo systému nevhodného zavedení do ČSLA, používající Pldvk vz. 53/59 s ráží 30x211. Je zajímavé, že po 60 letech od zavedení do čtyř desítek armád po světě zrušila zbraňové systémy s touto ráží pouze jediná - Bundeswehr, od kterého všechny kusy ZU-23-2 zděděné po NVA okamžitě odkoupilo Řecko. Taktéž armáda USA pro svá lehká obrněná vozidla vybrala novou ráži 25x137, která je po balistické stránce srovnatelná.


Zdroje: vlastní archiv autora

Podkaliberní munice 23 x 152


Podkaliberní munici vyrábí i bulharský závod Arsenal, střela je konstrukce Mauser Contraves, dřívě Oerlikon, později Contraves, nyní Rheinmetall.


Zdroj: Veletržní prospekt fy. Arsenal, Bulharsko

Na obrázku je ZU-23-2 s instalovanou polní modernizační soupravou Vlára, úroveň M2 ve stádiu funkčního vzorku (Field upgrade kit level M2). Přílba s mikrodisplejem leží na sedačce, je připojen konektor externí diagnostiky.



Obsluha je rozdělena na základní - nekvalifikovanou, které je dovoleno prakticky jen zapínat serva a optoelektronický blok, nabíjet, střílet a čistit zbraň a kvalifikovanou, která pomocí zodolněného PDA nebo notebooku provádí poloautomatickou elektronickou rektifikaci systému, volbu jiného typu munice, instalaci dalších tabulek střelby, rozšířenou diagnostiku nebo přepínání ZU do jiného modu činnosti.


Systém řízení palby i software je koncipován jako modulární, je počítáno s možností použití různých laserových dálkoměrů a postupných modernizací "trackeru" i desek CPU. Použitý software umožňuje i realizaci funkcí automatické detekce pohyblivých cílů nebo předávání souřadnic cíle z externího zařízení /radiolokátor a podobné/. Spojením dvou modernizovaných ZU vzdálených od sebe 20-30 m pomocí kabelu je možná práce v plně pasivním režimu, kdy obě ZU společně měří dálku cíle triangulací, bez použití demaskujícího laserového dálkoměru.


Projekt počítá i s úrovní Level M3, která nemá vlastní optoelektronický blok a dostává data z externího zdroje, a Level M4 s pasivním optickým dálkoměrem.


Zdroj:
konstrukční dokumentace funkčního vzorku, vlastní foto

Pohled na optoel prvky - zleva doprava.


Laserový dálkoměr s bezpečnou vlnovou délkou 1,54 um, použití modelu s laserovou diodou
přináší snížení hnotnosti i příkonu a snižuje možnosti zachycení zejména staršími systémy detekce
laserového ozáření.


Optoel. blok
- TV kamera operátora zabezpečuje ve spojení s mikrodisplejem zvětšení 3,3x, a zorné pole 10x7°,
záměrné značky a další informace jsou elektronicky generovány pro zvolený typ munice.
- Optoelektrický tracker s TV kamerou - zabezpečuje automatické sledování cíle s přesností několikanásobně
převyšující schopnosti operátora, v případě cíle kontrastního proti obloze i jeho poloautomatické zachycení.
Pro zvýšení dynamického rozsahu použitelného osvětlení jsou použity sklápěcí filtry.
- Termovize s nechlazeným čipem - není instalována do skříně nad kamerami, stejně tak společný laminátový
ochranný a stínící kryt laseru a optoel bloku..


Teleskopický zaměřovač T-3 (index 10П8) pro poz. cíle - 3,5x zvětšení, zorné pole 4°30´, původní.


Kolimátor (levé provedení - КВ-Л) index 51-ОЮ-618Б, zvětšení 1,0x, zorné pole +/- 50 dc, původní.


Všechny optoel. komponenty včetně původních jsou konstruovány tak, aby je bylo možné sejmout
(například pro přepravu nebo delší uložení) a pak znovu instalovat bez porušení základní justáže.



Zdroje :
Konstrukční dokumentace prototypu, vlastní archiv

Zdrojová soustava je přizpůsobena skromným logistickým možnostem výsadkových a pohraničních jednotek, kteří jsou obvyklými uživateli systému. ZU-23-2M2 "Vlára" má minimalizované spotřeby včech komponent a důsledně používá možnosti rekuperace el.energie při práci servopohonů. Tak bylo možné i s běžnými pasivními chladiči systém navrhnout pro nepřetržitý provoz a dobu chodu min. 24 h z jedné sady baterií. Vzhledem k tomu, že přechod z ručního pohonu na elektrický je možný během několika sekund, je možné provozovat optoelektronický systém v kombinaci s ručními pohony, čím se prodlouží doba chodu bez dobíjení baterie až na 72 hodin.

Dobíjení běžných olověnných baterií baterií zajišťuje inteligentní mikroprocesorová nabíječka, která v případě mechanického omezení sektoru otáčení pod 180° dovoluje obsluze improvizovat. Pomocí kabelu je možné připojit kromě vlastní elektrocentrály 24V Dc/ 1,1 kW s čtyřtaktním motorem i jakýkoliv jiný zdroj energie 110 - 240 V Ac/ 50 - 60 Hz. V případě nutnosti kruhového odměru je možné centrálu upevnit na schránku s bateriemi nebo vyměnovat sady baterií. Kanystr benzinu o obsahu 20l tak může udržet ZU-23-2M2 Vlára v chodu nepřetržitě minimálně 7 dnů.


Pro srovnání - systém ZU-23-4 Šilka smí provozovat 80 kW turbogenerátor souvisle pouze 8 hodin a každou hodinu spotřebuje 50 -70 l nafty. Obdobně jsou na tom i systémy Gepard a Tunguzka.



Prameny - Konstrukční dokumentace funčního vzorku "Vlára"
- Manuály k obsluze Šilka, Tunguzka.

Výrobce modernizačního kitu nabízí i samostatné servopohony.


Technické údaje jsou uváděny s dostatečnými rezervami, poněkud zmatený popis rychostí měl vyjádřit, že úhlové rychlosti zadané obsluhou pomocí joysticku jsou z bezpečnostních důvodů omezené, plný výkon serv má k dispozici pouze počítač v režimu navádění na cíl. Stejně tak chybí údaj o tom, že joystik má dva rozsahy rychlostí. V základním rozsahu odpovídá plné výchylce joysticku rychlost do 10°/s, co umožňuje jemné a přesné navádění. Při současném přidržení páčky na panelu operátora serva zrychlí na povolené hodnoty 40-50°/s.


Zdroj :
- konstrukční dokumentace funkčního vzorku
- prospekt z www stránek výrobce

Volba koncepce a komponent použitých pro stavbu optoelektronického bloku systému řízení palby podstatným způsobem ovlivňuje zásadní parametr - cenu systému. Armády NATO systematicky zvyšují požadavky na teplotní a mechanickou odolnost, operační rozsah -40 až +85 °C je považován za naprosté minimum, stejně tak krytí IP 67. Naproti tomu polní velitelé armád, které mají bojové zkušenosti delší než 4000 let (Egypt, Indie, Irán ...) zastávají názor, že civilizované válčení probíhá v teplotním rozsahu -20 až + 50 °C, mimo tento rozsah stejně vojáci zalezou do úkrytů a starají se o vlastní přežití. V tomto teplotním rozsahu funguje spolehlivě i naprostá většina automobilů a průmyslových zařízení, proto se mnohonásobně zvětšuje počet použitelných snimačů, desek, kabelů a konektorů, vše je sériově vyráběno a leží na skladech za dostupné ceny. Nezanedbatelná je také skutečnost, že k nakupu a prodeji těchto komponent nepotřebuje zákazník platit za laskavé svolení tlupy úředníků v USA nebo jinde, protože na těchto součástkách se nachází nápisy Made in INDIA., Malaysia, Taiwan či People republic of China. I z těchto "druhořadých" součástek se dají postavit zajímavá zařízení, a češi a slováci mají dlouholený tréning. Například u úkolu STROP jsme museli používat výhradně domací součástkovou základnu, maximálně z RVHP. Proto původní požadavek ruské strany na použití "neembargovatelných" součástek (včetně součástek z jejich země) jsme splnili lehce a s uvedením minimálně tří možných alternativ.
Další možností úspor je maximální možná integrace do jednoho pouzdra, protože rozdíl mezi cenou venkovní a vnitřní kabeláže je propastný. Běžný počítačový kablík spojující kameru s počítačem stojí 3 USD, venkovní MIL kabel k oddělené kameře ale stojí přes 1000 USD a je dražší než vlastní CPU s procesorem Pentium.


Několik desek formátu PC104 o rozměru 90x96 mm umožnilo realizovat většinu myšlenek, na které nestačil ani na svou dobu vysoce výkonný specializovaný počítač systému STROP. Pohyb cíle není predikován podle hypotézy cíle pohybujícího se po přímce konstantní rychlostí ( jako většina PUAZO a Fire Directorů minulého století), ale předpokládá, že cíl má konstantní zrychlení ve všech třech osách, jinými slovy že může dělat libovolnou zatáčku a při tom zrychlovat nebo zpomalovat. Všechny výpočty probíhají v 64 bitové přesnosti (Double precision) a odchylka cíle od osy je počítána a predikována 20x za vteřinu. Použitý formát PC 104 dovoluje průběžnou modernizaci - proti roku 2006 je v současné době ke koupení dvakrát výkonnější deska CPU se stejným příkonem i cenou.


Zdroje :
- konstrukční dokumentace úkolu ZU-232-M2 Vlára
- konstrukční poznámky úkolu STROP

Optoelektronický blok u první verze ZU-23A byl konstrukcí ruské strany a jeho hlavní předností
byl výkonný laserový dálkoměr LOTOS s dosahem 10 km při kontinuálním měření 5x za sekundu.


Práce byly zastaveny v 10 / 2005.



Zdroje : vlastní archiv

Oficiální prameny udávají pro letící cíle výškový dostřel 1500 m při šikmé dálce do 2000 m, jak ale ukazuje graf z tabulek střelby, realita je poněkud jiná. Číslicový systém řízení palby ZU-23-2 M2 Vlára počítá balistické prvky až do hranice dané časem autodestrukce zapalovače - min. 5,5 sekundy.

Zdroj :
- Tabulky střelby TS-210, pro ZU-23, 1985
- Konstrukční dokumentace prototypu

ZU-23B (Prototyp B).


Je následníkem funkčního vzorku ZU-23-M2 a tvůrcem všech součásti prototypu B je EVPU N. Dubnica.
Práce byly motivovány přípravou na zahraniční tendr a probíhaly v průběhu roku 2011.


Optický blok.
Vznikl důsledným popřením všech principů odzkoušených a osvědčených ve vzorku ZU-23-M2, a většina parametrů byla
"pro jistotu" upravena. Přibyl další ovládací panel a 5 ovládacích prvků, kamery jsou již pouze dvě.
Digitální Kamera CCD v vysokým rozlišením má zorná pole elektronicky přepinatelné - 5°x3,5° nebo 10° x 7°.


Termokamera s nechlazeným čipem a zoom objektivem má zorné pole pole měnitelné plynule od 4x3 do 12x9°.


Laserový dálkoměr je diodový, malého výkonu pracující na bezpečné vlnové délce 1540nm, stejný jako u vzorku M2.


Držáky optických prvků jsou sice přesně vyrobené na NC strojích, "pro jistotu" ale jsou doplněny stavěcími šrouby. Při výměně
optického bloku je vždy nutné provést rektifikaci s mechanickým nastavením os jednotlivých optických zařízení.


K zobrazení obrazu kamer slouží přílbový mikrodisplej, stejný jako u předchozí ZU-23-M2.


Počítačový blok.
Je oddělený od bloku optického, sestava obsahuje funkčně stejné desky formátu PC104, použitý procesor Pentium je několikrát výkonnější než procesor z roku 2006.


Důsledkem je celková hmotnost cca 18 kg a příkon okolo 40W.




Software Optického a počítačového bloku.


Je taktéž výsledkem vývoje hlavního řešitele. SW je koncipován jako jednoúrovňový (pro profesionálního vojáka) a pomocí dvojkliků a trojkliků na knoflíky panelu operátora a joysticku je možné vstoupit do různých modů a menu, pomocí kterých je možné ovládat celou řadu parametrů, od zaostření kamery, zoomu a jasu mikrodispleje, až po nastavení algoritmů zpracování obrazu. Výsledek tohoto snažení je samozřejmě závislý na tom, kolik semestrů optoelektroniky a optického zpracování obrazu má obsluha za sebou.
Balistické výpočty se vyznačují absolutní originalitou, nemají nic společného se STANAG 4355 ani pracemi Siacciho, Pejsy či McCoye. Dokonce i použitá terminologie je občas odlišná od všeho dosud známého, včetně slovenských vojenských norem. Podle požadavků zadání tendru jsou bal. výpočty zpracovány pouze pro munici OFZ-T, automatické korekce podle vlastního snímače barometrického tlaku a teploty vzduchu nejsou dosud implementovány.



Zdroj : vlastní foto

Servopohony.


Proti funkčním vzorkům A a M2 proběhl proces přirozené inženýrské evoluce, v rámci které proběhlo zesílení dílů, které se ukázaly jako poddimenzované, jiné odlehčeny nebo dokonce odstraněny jako například přídavné chladiče servozesilovačů.
Podle provozních poznatků mechaniků byla také přepracováná kabeláž a kryty pro snadnější montáž a údržbu jednotlivých prvků.
Servopohony mohou být dodávány také samostatně a spolupracovat s původním zaměřovačem ZAP-23 nebo jakýmkoliv zaměřovačem jiným.


Zdrojová soustava.


Zdrojová soustava je podle požadavků tendru (který uvažuje stále s baterovým způsobem nasazení i údržby) tvořena dvěma rychlovýměnnými bloky olověnných akumulátorů 2x12V/95Ah, které udrží systém v provozu okolo 12 hodin.
Přenosná nabíječka umožnuje nabíjení druhého bloku mimo ZU-23B. Toto řešení také umožnilo lepší rozložení hmot a snadnější transport i manipulaci.
Při instalaci na BVP nebo OT je samozřejmě možné napojení na palubní síť vozidla 24Vdc.


Zdroj: vlastní archiv

V roce 2012 se EVPÚ Nová Dubnica zúčastnila veletrhu DEFEXPO 2012 v Indii, kde byla oficiálně oznámena spolupráce s indickou firmou Punj Lloyd a účast v tendru na modernizaci 468 ks ZU-23.
Viz druhý odstavec článku v PDF.

Zdroje - prospektové materiály Punj Lloyd a EVPÚ z DEFEXPO 2012.

Je projekt modernizácie stále živý? Alebo sú tieto snahy už len hístória?