弹性元件是坦克装甲车辆悬挂装置的核心部件,它的发展和结构上的改进影响着悬挂装置的发展步伐。各种类型的弹性元件和减振器不断应用在坦克装甲车的悬挂装置上,使得车辆的行驶平稳性和乘坐舒适性越来越好。根据弹性元件使用材料的不同,悬挂可分为金属悬挂、非金属悬挂和复合悬挂。
金属悬挂中的弹性元件是能够在弯曲和扭转情况下工作的弹性变形金属件。根据结构特点的不同,金属弹簧又可分为钢板弹簧、涡卷弹簧、圆柱螺旋弹簧、缓冲弹簧和扭杆弹簧(单、双扭杆弹簧、束状弹簧)。非金属弹簧又分为橡胶弹簧、气体弹簧、液压弹簧及油气弹簧。现代坦克使用的非金属弹簧中的气体弹簧或油气弹簧也就是通常说的液气悬挂装置。
扭杆弹簧实际上是一种细长的金属杆,在车底甲板上横向安装。其长度与车体宽度差不多,它的一端固定在车体侧壁支架上,另一端通过车体穿出,与平衡肘相连,在行驶过程中负重轮的上、下跳动使扭杆扭转,以吸收地面对车体的冲击能量。每一个负重轮都与一根扭杆相连,扭杆数目与负重轮数目相同。扭杆的直径和长度决定着坦克装甲车辆的悬挂特性。由于扭杆结构简单,安装方便,单位体积吸收能量较多、动行程很大(理论上形成总长接近了2倍平衡肘的长度,也就是平衡肘向上和向下的近竖直状态),在车体内所占容积小,工作可靠,不易损坏。但是横穿车体的扭杆弹簧如果受损(比如,反坦克地雷)对于战场抢修来说难度是很大的。
双扭杆悬挂简图
扭管-扭杆悬挂装置示意图
维护馆藏品、当年生产车间中的“虎”,手里的无疑都是准备穿过车体的“扭杆弹簧”。
扭杆弹簧作为悬挂的弹性元件始于上世纪20年代的汽车制造业,到40年代一些汽车公司生产的汽车上都使用扭杆弹簧悬挂。1934年瑞典首开先河将独立式扭杆弹簧悬挂应用于L-100轻型坦克上。1938年德国开始将独立式扭杆悬挂应用到Pz.Ⅲ
“虎”式的悬挂装置和“虎王”的结构相同,只是承载强度不同,前后扭杆的直径粗细也就稍有不同。“豹”式坦克悬挂方案也与其大体类似,都是双扭杆弹簧独立式悬挂。
上世纪50年代后,扭杆弹簧已成为履带式装甲车辆悬挂装置中首选的金属弹性元件。上世纪60年代中期,西方主要发达国家对扭杆弹簧的制造工艺进行了改进。一,扭杆弹簧的钢胚采用电渣重熔或真空电弧重熔等方法冶炼,将热处理工艺中的中温回火改为低温回火,在保持材料具有良好韧性和塑性的情况下,提高了材料的扭转屈服点;二是增加了喷丸或滚压表面机械强化处理以及强扭预应力来提高扭杆弹簧的承载能力。改进后的扭杆弹簧称为高强度扭杆弹簧,目前许多国家主战坦克的悬挂装置中都应用了这种高强度扭杆弹簧。
俄制T-90主战坦克及悬挂装置、履带特写
扭杆弹簧和液气弹簧均能满足履带式装甲车辆悬挂装置的使用要求,一线作战的车辆出于安全性、可靠性、维护性等多方面综合考虑常采用高强度扭杆弹簧作为悬挂装置的弹性元件。美国M
每对扭杆弹簧是错开布置,所以使用扭杆弹簧悬挂的坦克,左右的负重轮并不是理想的对称布置而是要错开一定的距离,一侧较于另一侧侧的靠前或者靠后。
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“豹”2A5悬挂装置的平衡肘(红框,和负重轮、扭杆弹簧相连,再由扭杆弹簧和车体相连。扭杆弹簧正是从框中孔洞穿过,一端连着这个平衡肘,一端连着对面车体侧壁)和弹性缓冲器(蓝框)。
1,负重轮;2,扭杆弹簧;3,托带轮;4,主动轮的内外齿圈;5,主动轮轮毂
“豹”2A5的行动装置细致拆解,可见履带、扭杆弹簧、(小一圈的)诱导轮、负重轮、托带轮、主动轮。这个“锥形物”内接坦克的侧传动,外接主动轮齿盘(上图中)共同组成“主动轮”,卷绕履带驱动坦克前进。
“豹”2A5的Rh120-55滑膛炮炮管及热护套。上世纪60年代英、法两国的坦克率先采用热护套,火炮身管外安装热护套后,其弹着点散布值(可简单地理解为“命中精度”)降至无热护套时的39%。热护套的主要作用是减少避免由于风吹日晒、雨雪低温等外界因素造成的火炮身管热量分布不均匀所引起的身管弯曲变形,从而提高直瞄坦克炮的射击精度。
坦克炮的抽气装置(红、蓝框组成),其作用是抽出火炮发射时残留在身管内的部分火药气体,降低火炮开闩时进入密封炮塔的火药气体,降低有害气体对乘员的伤害以及避免炮尾焰的产生。抽气装置的工作原理不复杂,图中坦克炮身管与储气筒(蓝框)对应的位置处是开有若干倾斜(斜向如图)的喷气孔(红框中)。发射的弹丸进过喷气孔时,部分高压火药气体会经喷气孔进入储气筒,使储气筒内气压升高。弹丸飞出炮口后炮膛内气压下降,储气筒内高压火药气体从喷气口向膛内喷出,并会在炮管的前部形成低压区,从而抽走膛内残余的部分气体。
螺纹炮尾(炮管也就能从炮塔外面卸下来,较之,苏式只能从炮塔内部拆装)、小块护盾外壳和那华丽丽的空心楔形装甲
车体附加装甲
MTU发动机+综合传动+散热、制动组成的高大上德系动力包,不解释!
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坦克的液气悬挂装置示意图,液气悬挂装置中的氮气压强极高,在15兆帕左右,对核心部件的密封性提出了极高的要求。这也是液气悬挂在制造工艺、加工精度,材料生产成本上居高不下的关键所在。
液气悬挂是以可压缩性的气体(一般为氮气)为弹性元件,以不可压缩的油液传递压力,可同时起到弹簧和减振器作用的悬挂装置。其最大特点是悬挂特性为“非线性”可变刚性,弹性元件变形越大吸收的冲击能量就越大,呈非线性增加,这样液气悬挂可以使坦克保持较高的平均行驶速度。此外,可调式液气悬挂装置可实现车体的上下升降、前后俯仰和左右的倾斜,提高了坦克的通过性能和生存能力,扩宽了坦克炮的高低射界。但缺点是结构较复杂,成本高昂,由于一般都安装在车外,中弹后易损坏,战场上可调式液气悬挂装置一旦损坏,战地修复又是很麻烦的事情。液气悬挂装置由动力油缸、主活塞、蓄压器、浮动活塞、阻尼阀等部件组成。动力油缸和蓄压器是主要部件。所用的油液粘度要适中一般为50%的变压器油和50%的透平油混合而成,油液除了稳定传递压力外,还具有密封气体、润滑零件的功能。
瑞典在装甲车辆的研制上有着光荣传统,早在二战之前就能独立研制坦克,成为当时为数不多的坦克生产国之一。战后瑞典在武器的发展上继续走自己的独特的发展道路。独树一帜的S型坦克蜚声海内外,成为二战后唯一一种无炮塔坦克,依靠液气悬挂灵活调整车身火炮的-10°-+12°俯仰。为提高防护性能S型坦克车首一般还会加装独具一格的隔栅装甲。
英国的“挑战者”1/2主战坦克上采用的是不可调式液气悬挂装置。其的特点是结构比较紧凑、可靠性更高,使用寿命更是达到了12000千米。这之后的法国“勒克莱尔”、印度“阿琼”和韩国的K1、K2等多型坦克采用的是可调式液气悬挂。但液气悬挂装置存在着维修保养更为复杂繁琐、【不同战场气候环境下性能不够稳定】以及采购维护成本更高(一套负重轮的减震和液气悬挂装置的采购要在15万元左右)等根本性问题,虽对坦克的性能提升来说“锦上添花”,但综合考虑似乎又“得不偿失”,所以液气悬挂装置并未“一统天下”。上世纪70年代,美国和苏联等国在主战坦克悬挂装置中的弹性元件又回归到高强度扭杆弹簧。
对外展示中的韩国K-2、日本10式主战坦克。液气悬挂可以自由的调节行程,灵活调整车体高度和纵倾,实施坦克的前后左右自由俯仰。提高行驶平顺性,更利于山地丘陵战场环境下或移动中的瞄准射击。
国货,应该和瑞典BV206S系列、俄DT-20系列履带式全地形车类似,采用宽大的【带状形】橡胶-织物履带(现代坦克履带的主流是组合形履带)。说道履带,下次有机会再说的内容…
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