Dwustopniowy planetarny mechanizm skrętu

Dziś kolejny wpis o czołgowych mechanizmach skrętu, przy czym tym razem na warsztat biorę dwustopniowy planetarny mechanizm skrętu (dwustopniowy PMS). Dwustopniowy planetarny mechanizm skrętu stosowany był często w czołgach radzieckich, przy czym u Sowietów dwustopniowy PMS zasadniczo zastąpił mniej nowoczesny mechanizm skrętu typu sprzęgła boczne. Dodam że u Sowietów dwustopniowy PMS wcześniej pojawił się w czołgach ciężkich, niż w czołgach średnich. Przykładowo, radziecki drugowojenny czołg ciężki IS-2 miał dwustopniowy planetarny mechanizm skrętu, podczas gdy czołg średni T-44 z samego końca drugiej wojny światowej nadal skręcał dzięki sprzęgłom bocznym. Pierwszy produkowany seryjnie radziecki czołg średni z dwustopniowym PMS to powojenny T-54. Inne radzieckie czołgi z dwustopniowym planetarnym mechanizmem skrętu to T-55, T-62, IS-3, T-10. Również bojowe wozy piechoty BWP-1 i BWP-2 mają dwustopniowy PMS.

 

dwustopniowy_pms_uklad_napedowy

Na powyższym rysunku mamy układ napędowy zawierający dwustopniowy planetarny mechanizm skrętu. Na rysunku widzimy silnik i skrzynię biegów, a pomiędzy nimi sprzęgło główne (cyfra 1) obsługiwane przez kierowcę pedałem sprzęgła- czyli na razie jest tak jak w typowym samochodzie osobowym z ręczną skrzynią biegów. Za skrzynią biegów znajduje się przekładnia stożkowa (cyfra 2). Dwa elementy oznaczone cyfrą 3 to przekładnie boczne, zwiększające moment obrotowy- jedna przekładnia boczna znajduje się po lewej stronie wozu, a druga po prawej. Dwa elementy oznaczone cyfrą 4 to koła napędowe. Pomiędzy przekładnią stożkową (element nr 2) a przekładnią boczną (element nr 3) mamy przekładnię planetarną, która pełni rolę mechanizmu skrętu. Przy czym na jeden czołg przypadają dwie przekładnie planetarne, które pełnią rolę mechanizmu skrętu- jedna przypada na lewą stronę wozu, a druga na prawą stronę wozu. Można więc powiedzieć że dwustopniowy planetarny mechanizm skrętu to tak naprawdę dwa urządzenia, spośród których jedno współpracuje z gąsienicą lewą, a drugie z gąsienicą prawą. Dodam że na powyższym rysunku element oznaczony kolorem ciemnoczerwonym to hamulec duży (główny), mający za zadanie hamować koszyk satelitów. Element oznaczony kolorem bladoczerwonym to hamulec mały (hamulec skrętu), hamujący koło słoneczne. Natomiast element zaznaczony na różowo to sprzęgło które łączy koło słoneczne z koszykiem satelitów.

dzwignia_mech_skret_kierowca_m
W radzieckich czołgach z dwustopniowym PMS za intefejs kierowcy służą dwie dźwignie mechanizmu skrętu. Lewa dźwignia obsługuje lewą przekładnię planetarną, a prawa dźwignia współpracuje z prawą przekładnią planetarną. Pozycja pierwsza dźwigni mechanizmu skrętu to zwykła prędkość gąsienicy. Pozycja druga to mniejsza prędkość gąsienicy. Natomiast pozycja trzecia to wysprzęglenie i całkowite zahamowanie gąsienicy.

 

mech_skret_grupa_2W czołgach z dwustopniowym planetarnym mechanizmem skrętu, przestawienie prawej dźwigni zmienia prędkość prawej gąsienicy, lecz nie ma wspływu na prędkość lewej gąsienicy. Tym samym jest to mechanizm skrętu należący do grupy drugiej- podczas wykonywania skrętu gąsienica wyprzedzająca ma taką samą prędkość jak podczas jazdy na wprost, a gąsienica wyprzedzana ma mniejszą prędkość niż podczas jazdy na wprost. Stąd też podczas skrętu prędkość kadłuba jest mniejsza niż podczas jazdy na wprost. Mechanizmy skrętu należące do grupy drugiej mają swoje wady i zalety. Co do wad, przy mechanizmie należącym do drugiej grupy prędkość czołgu podczas skrętu jest zasadniczo mniejsza niż przy mechanizmie skrętu grupy pierwszej. Co do zalet, mechanizmy skrętu grupy drugiej generują zasadniczo mniejsze obciążenie silnika podczas skrętu niż mechanizmy grupy pierwszej. Więcej o obu grupach mechanizmów skrętu tutaj oraz tutaj.

 

Jeśli czołg ma dwustopniowy planetarny mechanizm skrętu, wtedy występują dwa główne promienie skrętu. Przykładowo, jeśli lewą dźwignię mechanizmu skrętu mieć w położeniu nr 1, a prawą przestawić w położenie nr 2, wtedy czołg zacznie skręcać w prawo poruszając się po pierwszym głównym promieniu skrętu. Podczas jazdy po pierwszym spośród dwóch głównych promieni skrętu, obie gąsienice poruszają się w tym samym kierunku (tyle że z różnymi prędkościami) i obie połączone są z układem przeniesienia mocy. Oznacza to że występuje rekuperacja mocy, czyli przekazywanie mocy z gąsienicy wyprzedzanej na wyprzedzającą. W opisanej sytuacji moc od silnika idzie na gąsienicę wyprzedzającą, gąsienica wyprzedzająca powoduje ruch kadłuba, ruch kadłuba powoduje ruch gąsienicy wyprzedzanej (ruch kadłuba przekazuje moc na gąsienicę wyprzedzaną), a moc z gąsienicy wyprzedzanej przekazywana jest na gąsienicę wyprzedzającą poprzez układ przeniesienia mocy. Następnie ruch gąsienicy wyprzedzającej znowu powoduje ruch kadłuba, ruch kadłuba ponownie napędza gąsienicę wyprzedzaną, moc z gąsienicy wyprzedzanej ponownie zostaje przekazana na gąsienicę wyprzedzającą (i tak dalej, i tak dalej, aż kierowca nie przestanie skręcać). Mamy więc krążenie mocy w układzie pojazd-podłoże. Jednocześnie gąsienica wyprzedzająca dostaje moc nie tylko od silnika, lecz również od gąsienicy wyprzedzanej. Silnik musi więc wygenerować mniejszą moc niż gdyby rekuperacji mocy nie było- występowanie rekuperacji mocy jest więc zaletą dwustopniowego PMS. Poniżej rysunek z książki Teoria ruchu pojazdu gąsienicowego, przedstawiający przebieg strumieni mocy w wozie z dwustopniowym PMS podczas skrętu po pierwszym spośród dwóch głównych promieni skrętu:

dwustopniowy_pms_krazenie_mocy

Tutaj nadmienię że w czołgach serii T-54/T-55, przy dźwigni mechanizmu skrętu ustawionej na pozycji drugiej, przełożenie przekładni planetarnej mechanizmu skrętu wynosi 1,44. Czyli na 1,44 obrotu koła pierścieniowego przypada 1 obrót koszyka satelitów. W czołgach T-54/T-55, jeśli (przykładowo) lewa dźwignia mechanizmu skrętu jest na pozycji pierwszej, a prawa na pozycji drugiej, promień skrętu wynosi około 9 metrów.

 

Jest jednak jeszcze drugi główny promień skrętu. Aby go uzyskać, należy jedną dźwignię mechanizmu skrętu mieć w położeniu nr 1 bądź w położeniu nr 2, a drugą dźwignię przestawić w położenie nr 3. Jeśli lewa dźwignia jest na pozycji pierwszej bądź drugiej, a prawa dźwignia jest na pozycji trzeciej, wtedy czołg zacznie skręcać w prawo poprzez obrót wokół unieruchomionej prawej gąsienicy (przestawienie prawej dźwigni mechanizmu skrętu na pozycję nr 3 wysprzęgli i dodatkowo zahamuje prawą gąsienicę). Przy wykonywaniu skrętu po drugim głównym promieniu dwustopniowy PMS działa tak jak mechanizm skrętu typy sprzęgła boczne- czyli w tym przypadku nie występuje rekuperacja mocy.

W przypadku dwustopniowego planetarnego mechanizmu skrętu wymiar dwóch głównych promieni skrętu nie zależy od przełożenia w skrzyni biegów. Pierwszy promień skrętu będzie taki sam niezależnie od tego czy kierowca wrzuci bieg pierwszy, czy może piąty. To samo tyczy się drugiego głównego promienia skrętu.

dwustopniowy_pms_skretPowyżej rysunek ilustrujący dwa główne promienie skrętu. Cyfra 1- jazda na wprost. Cyfra 2- skręt w prawo po pierwszym spośród głównych promieni skrętu (lewa dźwignia mechanizmu skrętu w położeniu nr 1, prawa w położeniu nr 2). Cyfra 3- skręt w prawo po drugim spośród głównych promieni skrętu (lewa dźwignia w położeniu nr 1 bądź w położeniu nr 2, prawa w położeniu nr 3, a tym samym obracanie się czołgu wokół całkowicie zahamowanej prawej gąsienicy).

 

Teraz bardziej szczegółowo opiszę budowę przekładnia planetarnej pełniącej rolę mechanizmu skrętu. Spójrzmy na poniższy rysunek- jest to prosta przekładnia planetarna:

dwustopniowy_pms_planet_kolor_m

Na rysunku powyżej, kolorem różowym zaznaczono koło pierścieniowe (koło o uzębieniu wewnętrznym, określane też czasem mianem wewnętrzne koło zębate). W czołgach z dwustopniowym PMS, koło pierścieniowe to element napędzający- czyli jest to element który otrzymuje moc z silnika i przekazuje ją dalej, na resztą elementów przekładni planetarnej. Element koloru żółtego to koło słoneczne. Dwa elementy koloru niebieskiego to satelity. Natomiast element koloru zielonego to koszyk satelitów- w czołgach z dwustopniowym PMS koszyk satelitów to element napędzany. Koszyk satelitów otrzymuje moc od koła pierścieniowego (poprzez satelity), a następnie koszyk satelitów przekazuje moc dalej- na przekładnię boczną, która to z kolei przekazuje moc na koło napędowe.

Przy dźwigni mechanizmu skrętu w położeniu pierwszym (zwykła prędkość gąsienicy), włączone jest sprzęgło które łączy koło słoneczne z koszykiem satelitów. Czyli na jeden obrót koła pierścieniowego, przypadaj jeden obrót koszyka satelitów (w tą samą stronę). Jeśli kierowca przestawi dźwignię mechanizmu skrętu z pozycji nr 1 na pozycję nr 2, wtedy następuje wyłączenie sprzęgła które ma za zadanie łączyć koło słoneczne z koszykiem satelitów. Jednocześnie następuje włączenie małego hamulca (hamulca skrętu), który to unieruchamia koło słoneczne. W takiej sytuacji obrót koła pierścieniowego powoduje obracanie się satelitów wokół koła słonecznego, a z kolei obracanie się satelitów generuje ruch koszyka satelitów. Przy dźwigni mechanizmu skrętu w położeniu nr 2, na jeden obrót koła pierścieniowego przypada mniej niż jeden obrót koszyka satelitów (choć nadal jest to obrót w tym samym kierunku). Czyli mamy włączone przełożenie zwalniające, które z jednej strony zmniejsza prędkość obrotową koszyka satelitów, a które z drugiej strony zwiększa moment obrotowy na koszyku satelitów. Oznacza to że przestawienie dźwigni mechanizm skrętu z pozycji nr 1 na pozycję nr 2 powoduje zarówno spadek prędkości gąsienicy, jak i wzrost siły pociągowej na gąsienicy. Jest jeszcze trzecia pozycja dźwigni mechanizmu skrętu. W tej pozycji wyłączone jest zarówno sprzęgło, jak i mały hamulec. Następuje jednak włączenie dużego hamulca (hamulca głównego), który ma za zadania hamować koszyk satelitów. Stąd też przy dźwigni mechanizmu skrętu w pozycji nr 3 gąsienica jest wysprzęglona i zahamowana.

 

Rysunek który zamieściłem powyżej przedstawia archetypiczną prostą przekłądnię planetarną. W rzeczywistości przekładnia planetarna pełniąca rolę mechanizmu skrętu w czołgach z dwustopniowym PMS wygląda mniej więcej tak jak na rysunku poniżej. Jest to rysunek z radzieckiej książki zatytułowanej Czołg:

dwustopniowy_pms_czolg_kolor_rys

 

Nadmienię że w czołgach z dwustopniowym PMS, duży hamulec, który ma za zadanie hamować koszyk satelitów podczas jazdy po drugim głównym promieni skrętu, pełni również rolę hamulca podczas ruchu prostoliniowego. Czyli podczas jazdy na wprost można zahamować czołg poprzez przestawienie oby dźwigni mechanizmu skrętu na pozycję nr 3. Należy zaznaczyć że taki sposób hamowania powoduje niejako automatyczne wysprzęglenie gąsienic- stąd też aby hamować czołg bez wysprzęglania gąsienic, należy użyć pedału hamulca. Użycie pedału hamulca aktywuje te same hamulce (duże hamulce) które są aktywowane poprzez przestawienie obu dźwigni mechanizmu skrętu na pozycję nr 3. Oczywiście, zakładając że pedał hamulca jest. No i tutaj ciekawostka, radzieckie czołgi średnie z dwustopniowym PMS zasadniczo pedał hamulca mają (T-54/T-55, T-62), jednak w radzieckich czołgach ciężkich z takim mechanizmem skrętu zazwyczaj pedału hamulca nie było (IS-2, IS-3, T-10). Ergo, w wielu radzieckich czołgach ciężkich można było hamować czołg jedynie poprzez użycie dźwigni mechanizmu skrętu, co oznacza że w wielu radzieckich czołgach ciężkich nie można było hamować bez wysprzęglania gąsienic. Więcej na ten temat tutaj.

 

Jak już wspominałem, w czołgach z dwustopniowym PMS, przestawienie dźwigni mechanizmu skrętu z pozycji pierwszej, na pozycję drugą, powoduje nie tylko spadek prędkości gąsienicy, lecz również wzrost siły pociągowej na gąsienicy. Oznacza to że dwustopniowy planetarny mechanizm skrętu można wykorzystać w charakterze reduktora zwiększającego siłę pociągową na gąsienicach- wystarczy obie dźwignie mechanizmu skrętu przestawić na pozycję drugą, aby czołg poruszał się prostoliniowo, lecz z większą siłą pociągową na gąsienicach. Jednak według posiadanych przeze mnie informacji, dwustopniowy planetarny PMS stosowany w czołgach radzieckich, nie był przystosowany do długotrwałej pracy z dźwignią mechanizmu skrętu przestawioną na pozycję drugą. Ergo, w radzieckich czołgach z dwustopniowym PMS można przestawić obie dźwignie mechanizmu skrętu na pozycję drugą, aby zwiększyć siłę pociągową na gąsienicach, lecz jedynie na krótko. Oto dwa cytaty z pracy zatytułowanej Podręcznik czołgisty. Cytaty tyczą się mechanizmu skrętu stosowanego w czołgach T-54/T-55:

 

Zaciągnięcie obu hamulców skrętu (obie dźwignie kierowanie w drugim położeniu) daje zwiększenie siły pociągowej na kołach napędzających. Ze względu na grzanie się PMS w tym położeniu (poślizg tarcz ciernych sprzęgła blokującego) jednorazowe pokonanie odcinka drogi ogranicza się do 250 m…

…Małe przeszkody (doły, nasypy, strome, ale krótkie podjazdy) można pokonywać bez zmiany biegu na niższy, używając planetarnych mechanizmów skrętu jako przekładni zwalniającej. Długość odcinka nie powinna przekraczać 100-150 m.

 

Dwustopniowy planetarny mechanizm skrętu ma prawie same zalety względem sprzęgieł bocznych. Nie dość że dwustopniowy planetarny PMS zapewnia zdecydowanie mniejsze straty mocy podczas wykonywania skrętu, to jeszcze dodatkowo przy pomocy dwustopniowego planetarnego mechanizmu skrętu można wykonywać tak samo ciasne skręty, jak przy pomocy sprzęgieł bocznych. Dwustopniowy PMS jest jednak bardziej skomplikowany od sprzęgieł bocznych.

Dwustopniowy planetarny mechanizm skrętu

Mechanizm skrętu controlled differential

cd_uklad_napedowy

Rysunek przedstawiający czołg mechanizmem skrętu Controlled Differential. Rysunek pochodzi z radzieckiej książki „Czołg”. Autorzy książki to A. Antonow, B. Artamanow, B. Korobkow i E. Magidowicz.

 

Dziś kolejny wpis o czołgowych mechanizmach skrętu- tym razem na warsztat biorę mechanizm skrętu controlled differential, stosowany między innymi w amerykańskich czołgach z okresu drugiej wojny światowej (czołgi lekkie Stuart, czołgi średnie M3 Lee i M4 Sherman). Na początek jednak pewna uwaga terminologiczna- mechanizm skrętu controlled differential znany jest również pod nazwą Cletrac differential, przy czym termin Cletrack pochodzi of nazwy firmy w której opracowano tego typu mechanizm skrętu (firma Cleveland Tractor Company). W polskiej terminologii, mechanizm skrętu controlled differential występuje pod nazwą podwójny mechanizm różnicowy. Należy zaznaczyć że polska terminologia różni się od anglojęzycznej, stąd też polski termin podwójny mechanizm różnicowy nie jest odpowiednikiem anglojęzycznego terminu double differential. Anglojęzyczny termin double differential tyczy się mechanizmu skrętu stosowanego między innymi w niemieckim czołgu ciężkim Panzer VI Tiger z okresu drugiej wojny światowej- tego typu mechanizm skrętu to w polskiej terminologii złożony mechanizm różnicowy bądź też mechanizm różnicowy z podwójnym doprowadzeniem mocy. Zaznaczę że mechanizm skrętu controlled differential dość istotnie różni się od mechanizmu skrętu double differential.

 

mech_skret_grupa_1Mechanizm skrętu controlled differential jest formą mechanizmu różnicowego, stąd też należy do mechanizmów skrętu pierwszej grupy. Oznacza to że podczas skrętu gąsienica wyprzedzająca porusza się szybciej niż podczas jazdy na wprost, a gąsienica wyprzedzana wolniej niż podczas jazdy wprost- czyli kadłub zachowuje prędkość ruchu prostoliniowego. Mechanizmy skrętu grupy pierwszej mają zarówno wady, jak i zalety. Co do zalet- przy mechanizmie skrętu należącym do grupy pierwszej, podczas wykonywania skrętu, prędkość kadłuba jest większa, niż przy mechanizmie skrętu należącym do grupy drugiej. Natomiast co do wad- zasadniczo przy mechanizmie skrętu należącym do grupy pierwszej występuje większe obciążenie silnika podczas wykonywania skrętu, niż przy mechanizmie należącym do grupy drugiej. Więcej na ten temat tutaj oraz tutaj.

Skoro mechanizm skrętu controlled differential jest swego rodzaju mechanizmem różnicowym, można przyjąć że w jego przypadku mamy do czynienia z jednym urządzeniem, które współpracuje zarówno z lewą gąsienicą, jak i z prawą gąsienicą.

 

Podczas wykonywania skrętu czołgiem z mechanizmem skrętu controlled differential, obie gąsienice poruszają się w tym samym kierunku, tyle że z różną prędkością (obie do przodu bądź też obie do tyłu). Czołg z takim mechanizmem skrętu nie może skręcać na zasadzie „jedna gąsienica jedzie do przodu, druga do tyłu” (neutral steering). Dodatkowo czołg z mechanizmem skrętu controlled differential nie może obracać się wokół całkowicie zahamowanej gąsienicy (jedna gąsienica porusza się, druga jest zahamowana).

Mechanizm skrętu controlled differential należy do rekuperacyjnych mechanizmów skrętu (regenerative steering)- czyli podczas wykonywania skrętu moc z gąsienicy wyprzedzanej przechodzi na gąsienicę wyprzedzającą. Występowanie rekuperacji mocy to istotna zaleta mechanizmu skrętu controlled differential.

dzwignia_mech_skret_cd_m

Na powyższym rysunku mamy jedną z dwóch dźwigni mechanizmu skrętu w czołgu wykorzystującym mechanizm controlled differential. Pozycja pierwsza to przednie położenie dźwigni- w takiej pozycji hamulec sterujący mechanizmem skrętu jest wyłączony. Pozycja druga to tylne położenie dźwigni, czyli całkowite włączenie hamulca sterującego mechanizmem skrętu- przy dźwigni w tylnej pozycji czołg porusza się po głównym promieniu skrętu, co oznacza brak strat mocy wynikających z poślizgu hamulca. Przy dźwigni mechanizmu skrętu ustawionej w pozycji pośredniej (pomiędzy pozycją pierwszą a drugą), mamy niepełne włączenie hamulca, co oznacza skręt bardziej łagodny niż przy wykorzystaniu głównego promienia skrętu. Należy zaznaczyć że przy dźwigni w położeniu pośrednim mamy straty mocy wynikające z poślizgu hamulca.

cd_skret_promienie_m

Na powyższym rysunku linia oznaczona cyfrą 1 to ruch prostoliniowy wozu- czyli obie dźwignie mechanizmu skrętu ustawione w przednim położeniu. Natomiast linia oznaczona cyfrą 2 to skręt w prawo po głównym promieniu skrętu- czyli lewa dźwignia mechanizmu skrętu ustawiona w położeniu przednim, a druga dźwignia ustawiona w położeniu tylnym. Jak widać na rysunku, główny promień skrętu jest jednocześnie promieniem minimalnym- nie da się wykonać bardziej ostrego skrętu niż skręt po promieniu głównym. Obszar zaznaczony kolorem różowym zawiera promienie skrętu oferujące bardziej łagodny skręt w prawo niż przy wykorzystaniu głównego promienia skrętu. Aby uzyskać promień skrętu znajdujący się na obszarze koloru różowego, należy lewą dźwignię mechanizmu skrętu ustawić w położeniu przednim, a prawą w położeniu pośrednim. Jednak jak już wspomniałem, skręt w taki sposób spowoduje dodatkowe straty mocy wynikające z poślizgu hamulca.

 

Jak jest jednak zbudowany w szczegółach mechanizm skrętu controlled differential? Aby odpowiedzieć na to pytanie, należy spojrzeć na poniższy rysunek- pochodzi on z książki Czołg i przedstawia mechanizm skrętu controlled differential w formie stożkowego mechanizmu różnicowego:

cd_mech_skret_stoz_kolor_strzal_1m

Na powyższym rysunku kolorem żółtym zaznaczyłem koło talerzowe i przymocowaną do niego obudowę mechanizmu różnicowego. Koło talerzowe pobiera napęd od koła atakującego (brak na rysunku), które to otrzymuje moc ze skrzyni biegów. Koło atakujące jest mniejsze niż koło talerzowe- czyli mamy coś co przypomina przekładnię główną w samochodzie. Jeśli założymy że kierowca nie używa dźwigni mechanizmu skrętu, wtedy koło talerzowe wraz z obudową obraca się względem pojazdu (czarna strzałka), a koła zębate mechanizmu różnicowego i półosie napędowe pozostają nieruchome względem obudowy. Czyli jeśli koło talerzowe i przymocowana do niego obudowa mechanizmu różnicowego wykonają jeden obrót do przodu względem pojazdu, to obie półosie napędowe również wykonają jeden obrót do przodu względem pojazdu. Oznacza to że pojazd porusza się do przodu ruchem prostoliniowym.

Teraz spójrzmy na rysunek który pokazuje jak działa mechanizm skrętu controlled differential przy skręcie w prawo podczas jazdy do przodu:

cd_mech_skret_stoz_kolor_strzal_2m

Na powyższym rysunku koło zębate koloru różowego jest zahamowane względem pojazdu- czyli kierowca przestawił prawą dźwignię mechanizmu skrętu w tylne położenie. Ciemnozielone koła zębata zaczynają się obracać wokół różowego koła zębatego. Jeśli założymy że koło ciemnozielone ma tyle samo zębów co koło różowe, wtedy na jeden obrót żółtego koła talerzowego, będzie przypadać jeden obrót koła ciemnozielonego. Do koła ciemnozielonego przymocowane jest koło jasnozielone- czyli jeden obrót koła ciemnozielonego to dokładnie jeden obrót koła jasnozielonego w tym samym kierunku. Jasnozielone koło zębate napędza koło jasnoniebieskie. Teraz załóżmy że koło jasnozielone ma mniej zębów niż koło jasnoniebieskie- ot, przyjmijmy że koło jasnozielone ma zębów 20, a koło jasnoniebieskie 40. Oznacza to że na jeden obrót koła jasnozielonego, będzie przypadać raptem pół obrotu koła jasnoniebieskiego. Czyli na jeden obrót żółtego koła talerzowego do przodu, jasnoniebieskie koło zębate dokona pół obrotu do tyłu (koło jasnoniebieskie obraca się do tyłu względem obudowy mechanizmu różnicowego). Skoro na jeden obrót żółtego koła talerzowego do przodu (co oznacza jeden obrót obudowy mechanizmu różnicowego do przodu), jasnoniebieskie koło zębate obraca się o pół obrotu do tyłu względem obudowy mechanizmu różnicowego, to ostatecznie na jeden obrót koła talerzowego do przodu (względem pojazdu), jasnoniebieskie koło zębate obróci się do przodu o pół obrotu względem pojazdu. Ot, przy włączonym prawym hamulcu, jasnoniebieskie koło zębate obraca się do tyłu względem obudowy mechanizmu różnicowego, ale do przodu względem pojazdu- tyle że względem pojazdu obraca się z mniejszą prędkością niż przy ruchu prostoliniowym. Jasnoniebieskie koło zębate połączone jest z jasnoniebieską półosią napędową- czyli przy włączonym prawym hamulcu prawa gąsienica (napędzana poprzez jasnonienieską półoś napędową), będzie poruszać się do przodu, lecz wolniej niż podczas ruchu prostoliniowego.

Lecz pozostaje jeszcze ciemnoniebieskie koło zębate i przymocowana do niego ciemnoniebieska półoś napędowa. Jak już wspomniałem, użycie prawego hamulca to zahamowanie różowego koła zębatego, a tym samym obracanie się ciemnozielonych kół zębatych względem obudowy mechanizmu różnicowego (czyli obracanie się również kół jasnozielonych, bowiem do koła ciemnozielonego przymocowane jest koło jasnozielone). Jeśli założymy że jasnozielone koło zębate ma 20 zębów, a ciemnoniebieskie 40, to wtedy na jeden obrót żółtego koła talerzowego do przodu względem pojazdu (a tym samym na jeden obrót obudowy mechanizmu różnicowego), ciemnoniebieskie koło zębate obróci się do przodu o pół obrotu względem obudowy mechanizmu różnicowego. Czyli na jeden obrót żółtego koła talerzowego do przodu względem pojazdu, koło ciemnoniebieskie wykona 1,5 obrotu do przodu względem pojazdu. Oznacza to że użycie prawego hamulca (przestawienie prawej dźwigni mechanizmu skrętu w tylne położenie), powoduje nie tylko spadek prędkości prawej gąsienicy, lecz również wzrost prędkości lewej gąsienicy (lewa gąsienica napędzana jest poprzez ciemnoniebieską półoś przymocowaną do ciemnoniebieskiego koła zębatego).

Nadmienię że na dwóch powyższych rysunkach kolory i strzałki są mojego autorstwa (oryginalny rysunek z książki Czołg nie jest kolorowy i nie ma strzałek).

 

Tutaj pewna ciekawostka- dobierając rozmiary kół zębatych mechanizmu skrętu controlled differential, trzeba pójść na kompromis pomiędzy zwrotnością czołgu a małymi stratami mocy podczas wykonywania skrętu. Ale najpierw pewna dawka terminologii tyczącej się promienia skrętu- zgodnie ze stosowaną w Polsce terminologią, promień skrętu czołgu określa się przy pomocy litery B. Litera B to odległość pomiędzy koleinami gąsienic. Czyli skręt o promieniu 0,5B to skręt na zasadzie „jedna gąsienica jedzie do przodu, druga do tyłu” (neutral steering). Skręt o promieniu 1B to skręt na zasadzie „jedna gąsienica porusza się, druga jest zahamowana”.

Tak więc zgodnie z książką Czołg, jeśli mamy mechanizm skrętu controlled differential o głównym promieniu skrętu wynoszącym 2B, wtedy przy wykonywaniu skrętu o promieniu 10B (skręt poprzez niepełne włączenie hamulca), strata mocy w hamulcu będzie 2 razy mniejsza niż przy mechanizmie skrętu typu sprzęgła boczne i 4-5 razy mniejsza niż przy pojedynczym mechanizmie różnicowym. Natomiast przy mechanizmie skrętu controlled differential o głównym promieniu skrętu wynoszącym 5B, przy wykonywaniu skrętu o promieniu 10B (niepełne włączenie hamulca), strata mocy w hamulcu będzie 5 razy mniejsza niż przy mechanizmie skrętu typu sprzęgła boczne i 20 razy mniejsza niż przy pojedynczym mechanizmie różnicowym.

W praktyce główny promień skrętu w pojazdach z mechanizmem skrętu controlled differential wynosi od 2B do 5B (w zależności od modelu pojazdu).

 

Nadmienię że wspomniany powyżej pojedynczy mechanizm różnicowy to rozwiązanie stosowane między innym w polskich tankietkach TK i TKS, czyli rozwiązanie gdzie rolę mechanizmu skrętu pełni zwykły mechanizm różnicowy rodem z samochodu.

Tutaj muszę coś dodać- wcześniej pisałem że przy mechanizmie skrętu controlled differential nie można obracać czołgu wokół całkowicie unieruchomionej gąsienicy (skręt o promieniu 1B), bowiem obie gąsienice muszą poruszać się w tym samym kierunku. To nie do końca tak. Projektując mechanizm skrętu controlled differential można dobrać koła zębate tak, aby dało się wykonywać skręt o promieniu 1B, jest jednak pewien istotny problem- jeśli coś takiego zrobić, wtedy mechanizm skrętu controlled differential zacznie działać praktycznie tak samo jak pojedynczy mechanizm różnicowy. Czyli straty mocy podczas wykonywania skrętu będą większe nawet względem mechanizmu skrętu typu sprzęgła boczne. Dodatkowo przy wykonywaniu skrętu po głównym promieniu przestanie występować rekuperacja mocy. Ot, mieli byśmy urządzenie bardziej zaawansowane (controlled differential), mające takie same wady jak urządzenie mniej zaawansowane (pojedynczy mechanizm różnicowy).

 

Wcześniejsze rysunki przedstawiały mechanizm skrętu controlled differential w formie stożkowego mechanizmu różnicowego. Mechanizm skrętu controlled differential może mieć jednak równie dobrze formę równoległego mechanizmu różnicowego (mechanizm różnicowy wykorzystujący walcowe koła zębate). Przykładowo, z tego co wiem amerykańskie czołgi z okresu drugiej wojny światowej miały mechanizm skrętu controlled differential występujący właśnie pod postacią równoległego mechanizmu różnicowego. Mechanizm skrętu controlled differential działa praktycznie tak samo, niezależnie od tego czy ma formą stożkowego, czy może równoległego mechanizmu różnicowego. Poniżej rysunek z książki Czołg przedstawiający mechanizm controlled differential w formie równoległego mechanizmu różnicowego:

cd_mech_skret_rown_m

 

Jak już wspominałem, w mechanizmie skrętu controlled differential, skręt dokonujemy poprzez włączenie hamulca, który z kolei hamuje jedno z kół zębatych urządzenia. Nadmienię że w pojazdach z mechanizmem skręt controlled differential, hamulce które służą do skręcania, wykorzystywane są również do hamowania pojazdu podczas ruchu prostoliniowego. Ot, jeśli jedną z dźwigni mechanizmu skrętu przestawimy z położenia przedniego w tylne, a drugą pozostawimy w położeniu przednim, pojazd zacznie skręcać. Jeśli natomiast obie dźwignie przestawimy w położenie tylne, wtedy pojazd zahamuje. Biorąc pod uwagę że dźwignie mechanizmu skrętu mogą służyć do hamowania podczas ruchu prostoliniowego, w niektórych pojazdach z mechanizmem skrętu controlled differential nie ma pedału hamulca (tak jest między innymi w czołgu M4 Sherman).

 

Na zamieszczonych wcześniej rysunkach przedstawiających mechanizm skrętu controlled differential, widać że do obudowy mechanizmu różnicowego przymocowane jest koło talerzowe. Pisałem również że koło talerzowe pobiera moc z wyraźnie mniejszego koła atakującego- czyli mamy przekładnię która powoduje wzrost momentu obrotowego, niczym przekładnia główna w samochodzie. Jednak mimo zastosowania czegoś w rodzaju przekładnie głównej, czołgi z mechanizmem skrętu controlled differential mają również typowo czołgowe przekładnie boczne umieszczone po bokach pojazdu. Ot, najpierw następuje wzrost momentu obrotowego dzięki działaniu przekładni głównej (mniejsze koło atakujące współpracujące z większym kołem talerzowym przymocowanym do obudowy mechanizmu różnicowego), a następnie następuje dalszy wzrost momentu obrotowego dzięki przekładniom bocznym.

 

Przy mechanizmie skrętu controlled differential straty mocy podczas skrętu są wyraźnie mniejsze niż przy mechanizmie skrętu typu sprzęgła boczne. Dodatkowo mechanizm skrętu controlled differential nie wymaga częstej regulacji. Jednak zastosowanie mechanizmu skrętu controlled differential oznacza w praktyce brak możliwości obracania czołgu wokół unieruchomionej gąsienicy. Dodatkowo mechanizm skrętu controlled differential charakteryzuje się słabą statecznością ruchu prostolinionego- czołg podczas jazdy w terenie zacznie samoczynnie skręcać, jeśli jedna gąsienica będzie poruszać się po podłożu stawiającym mniejszy opór względem podłoża po którym porusza się druga gąsienica. Również przy czołgu przechylonym na bok nastąpi samoczynne skręcanie pojazdu.

Czy brak możliwości obracania czołgu wokół unieruchomionej gąsienicy (skręt po promieniu 1B) to istotna wada? Cóż, można dyskutować. Być może nie miało to istotnego znaczenia. Jednak istnieją dokumentu w których czołgi z mechanizmem skrętu controlled differential krytykowane są za słabą zwrotność. Oto fragment polskiego dokumentu zatytułowanego Sprawozdanie z prób czołga R-35:

Promień skrętu 4 m sprawia, że czołg jest mało zwrotny. W wypadku najechania pod katem nie prostym na rów, zachodzi konieczność cofania czołga, by uzyskać później ten kąt prosty.

 

Jak już wspominałem, mechanizm skrętu controlled differential stosowany był w amerykańskich czołgach z okresu drugiej wojny światowej- nie były to jednak jedyne pojazdy z tego typu mechanizmem skrętu. Również niektóre francuskie czołgi z okresu międzywojennego miały taki mechanizm skrętu (między innymi wspomniany już Renault R-35). W pojazdach powojennych mechanizm skrętu controlled differential również był stosowany (między innymi w bardzo popularnym transporterze opancerzonym M113).

 

 

 

Mechanizm skrętu controlled differential

Sterowanie sprzęgłami bocznymi

Mój poprzedni wpis był o mechanizmie sprzęgłu typu sprzęgła boczne, który to mechanizm skrętu stosowany był kiedyś w pojazdach gąsienicowych. Dziś natomiast wpis o układzie sterowanie sprzęgłami bocznymi. Ale do rzeczy, spójrzmy najpierw na poniższy rysunek:

dzwignia_mech_skret_kierowca_m

Na powyższym rysunku widzimy dźwignię mechanizmu skrętu i jej trzy główne pozycje. W mechanizmie skrętu typu sprzęgła boczne pozycja pierwsza oznacza włączone sprzęgło boczne i wyłączony hamulec (gąsienica napędzana), pozycja druga to wyłączone sprzęgło boczne i wyłączony hamulec (gąsienica wysprzęglona, lecz nie zahamowana), natomiast przy dźwigni w pozycji trzeciej mamy wyłączone sprzęgło boczne i włączony hamulec (gąsienica wysprzęglona i dodatkowo zahamowana).

Można więc przyjąć że przestawienie dźwigni mechanizmu skrętu z pozycji pierwszej na pozycję drugą, powoduje wyłączenie sprzęgła bocznego, co skutkuje wysprzęgleniem gąsienicy. Natomiast przestawienie dźwigni z pozycji drugiej na trzecią powoduje dodatkowo włączenie hamulca, co skutkuje zahamowaniem wysprzęglonej wcześniej gąsienicy. Jednak jakiś czas temu zastanawiałem się czy kierowca, przestawiając dźwignię z pozycji drugiej na trzecią, oddziałuje na sprzęgło boczne. To znaczy, sprzęgło boczne zostaje wysprzęglone już przy dźwigni mechanizmu skrętu na pozycji drugiej, jednak doszedłem do wniosku że jeśli zastosować stosunkowo prosty układ cięgieł sterujących mechanizmem skrętu, to wtedy przy przestawieniu dźwigni z pozycji drugiej na trzecią, nie tylko nastąpi włączenie hamulca, lecz również nastąpi oddziaływanie na sprzęgło boczne. Z drugiej jednak strony, doszedłem do wniosku że siła potrzebna do kierowania czołgiem, będzie przy tego typu układzie cięgieł większa, niż gdyby poprzez bardziej skomplikowany układ cięgieł zlikwidować oddziaływanie na sprzęgło boczne przy przestawianiu dźwigni z pozycji drugiej na trzecią. Niestety, podczas owego zastanawiania się, nie wiedziałem jak był zbudowany układ cięgieł w prawdziwych czołgach z mechanizmem skrętu typu sprzęgła boczne.

Na szczęście z pomocą przyszła książka Czołg, napisana przez Antonowa, Artamanowa, Magidowicza i Korobkowa. Otóż zgodnie ze wspomnianą książką, w prawdziwych czołgach ze sprzęgłami bocznymi, stosowano zarówno prosty układ cięgieł, który powodował że kierowca oddziaływał na sprzęgło boczne podczas przestawiania dźwigni mechanizmu skrętu z pozycji drugiej na trzecią, jak i układ cięgieł bardziej zaawansowany, który eliminował owe niepotrzebne oddziaływanie na sprzęgło boczne (niepotrzebne przy przestawianiu dźwigni z pozycji nr 2 na pozycję nr 3). Dzięki układowi bardziej zaawansowanemu, potrzebna była mniejsza siła do kierowania czołgiem. Zgodnie z książką Czołg, prosty układ stosowany był jedynie w czołgach lekkich (najpewniej idzie o radzieckie czołgi lekkie T-26, BT i T-70). Poniżej rysunki z książki Czołg, wraz z moim komentarzem:

 

sprzegla_boczne_ster_1

Prosty układ cięgieł sterujących mechanizmem typu sprzęgła boczne. W tego typu układzie, przy przestawianiu dźwigni mechanizmu skrętu z pozycji nr 2 na pozycję nr 3, kierowca niepotrzebnie oddziałuje na sprzęgło boczne.

 

 

sprzegla_boczne_ster_2

Bardziej zaawansowany układ przeznaczony do sterowania sprzęgłami bocznymi. Na rysunku widać nowy element, zwany rozdzielaczem, dzięki któremu kierowca przy przestawianiu dźwigni mechanizmu skrętu z pozycji nr 2 na pozycję nr 3, nie oddziałuje na sprzęgło boczne.

 

 

sprzegla_boczne_ster_rozdz

Zasada działania rozdzielacza, dzięki któremu nie występuje oddziaływanie na sprzęgło boczne, podczas przestawiania dźwigni mechanizmu skrętu z pozycji drugiej na pozycję trzecią.

 

Sterowanie sprzęgłami bocznymi

Czołgowe mechanizmy skrętu: sprzęgła boczne

sprzegla_boczne_1m

Rysunek przedstawiający mechanizm skrętu typu sprzęgła boczne. Rysunek pochodzi z radzieckiej książki „Czołg”. Autorzy książki to A. Antonow, B. Artamanow, B. Korobkow i E. Magidowicz.

 

Dziś wpis o broni pancernej, a konkretnie o mechanizmie skrętu typu sprzęgła boczne. Ale do rzeczy- jak wiadomo czołg to pojazd gąsienicowy. Aby wykonać skręt pojazdem gąsienicowym, należy doprowadzić do sytuacji w której to jedna gąsienica będzie poruszać się z inną prędkością od drugiej. Różna prędkość obu gąsienic spowoduje skręt w kierunku gąsienicy jadącej z mniejszą prędkością- jeśli prawa gąsienica będzie poruszać się wolniej od lewej, wtedy pojazd skręci w prawo. Aby w pojeździe gąsienicowy uzyskać różną prędkość obu gąsienic, stosowane jest urządzenie zwane mechanizmem skrętu. Istnieją różne mechanizmy skrętu, wśród nich występuje rozwiązanie zwane sprzęgłami bocznymi.

Sprzęgła boczne to mechanizm skrętu spotykany prawie wyłącznie w pojazdach gąsienicowych zaprojektowanych wiele lat temu. Tego typu mechanizm skrętu występował przykładowo we francuskim czołgu lekkim Renault FT z okresu pierwszej wojny światowej. Również polski czołg 7TP z okresu międzywojennego miał mechanizm skrętu typu sprzęgła boczne. Sprzęgła boczne to jednocześnie rozwiązanie bardzo popularne w radzieckich czołgach z okresu drugiej wojny światowej (BT, T-26, T-70, T-34, KW-1).

Mechanizm skrętu typu sprzęgła boczne długo stosowany był w czołgach radzieckich, przy czym u Sowietów czołgi ciężkie wcześniej dorobiły się bardziej nowoczesnego mechanizmu skrętu od sprzęgieł bocznych, względem czołgów średnich i lekkich. Otóż radziecki czołg ciężki IS-2 z okresu drugiej wojny światowej miał dwustopniowy planetarny mechanizm skrętu, czyli rozwiązanie bardziej nowoczesne od sprzęgieł bocznych. Natomiast czołg średni T-44 zaprojektowany pod koniec drugiej wojny światowej nadal skręcał dzięki sprzęgłom bocznym. Jeśli idzie o czołgi lekkie, radziecki powojenny czołg pływający PT-76 miał mechanizm skrętu typu sprzęgła boczne.

 

Spójrzmy teraz na poniższy rysunek, który przedstawia układ napędowy czołgu z mechanizmem skrętu typu sprzęgła boczne:

sprzegla_boczne_napis_kolor_m

Jak widać na powyższym rysunku, pomiędzy silnikiem a skrzynią biegów znajduje się element oznaczony cyfrą 1. Jest to sprzęgło główne, wyłączane poprzez wciśnięcie pedału sprzęgła (tak jak w samochodzie z ręczną skrzynią biegów). Za skrzynią biegów widać element oznaczony cyfrą 2- jest to przekładnia stożkowa. Teraz dochodzimy do clou– kolorem jasnoczerwonym zaznaczono sprzęgła boczne, a kolorem ciemnoczerwonym hamulce. Pojazd ma dwa sprzęgła boczne, jedno umożliwiające wysprzęglenie lewej gąsienicy, drugie służące do wysprzęglania prawej gąsienicy. To samo tyczy się hamulców- mamy zarówno hamulec przeznaczony do hamowania lewej gąsienicy, jak i hamulec służący do hamowania prawej gąsienicy. Dodam że cyfra 3 oznacza przekładnię boczną (urządzenie zwiększające moment obrotowy), a cyfra 4 koło napędowe pojazdu.

Można powiedzieć że mechanizm skrętu typu sprzęgła boczne ma postać dwóch oddzielnych urządzeń, przy czym jedno urządzenie współpracuje z lewą gąsienicą, a drugie z prawą gąsienicą. W pojeździe gąsienicowym wykorzystującym sprzęgła boczne zazwyczaj interfejs kierowcy zawiera dwie dźwignie mechanizmu skrętu- lewa dźwignia służy do sterowania lewym sprzęgłem bocznym i lewym hamulcem, a prawa dźwignia do sterowania prawym sprzęgłem bocznym i prawym hamulcem. Teraz przyjrzyjmy się takiej dźwigni mechanizmu skrętu:

dzwignia_mech_skret_kierowca_m

Jak widać powyżej, mamy trzy główne pozycje dźwigni mechanizmu skrętu. Pozycja pierwsza (przednia pozycja) oznacza włączone sprzęgło boczne i wyłączony hamulec. Przy dźwigni w tej pozycji gąsienica jest napędzana. Pozycja druga (środkowa) to wyłączone sprzęgło boczne i wyłączony hamulec. Przy dźwigni w pozycji drugiej gąsienica jest wysprzęglona, lecz nie jest zahamowana. Pozycja trzecia (tylna) to wyłączone sprzęgło boczne i włączony hamulec. Dźwignia mechanizmu skrętu w pozycji trzeciej powoduje wysprzęglenie i zahamowanie gąsienicy.

Teraz przyjmijmy że prowadzimy czołg mający mechanizm skrętu typu sprzęgła boczne. Jeśli obie dźwignie mechanizmu skrętu będą ustawione na pozycji pierwszej, wtedy czołg będzie jechać do przodu. Jeśli (przykładowo) prawą dźwignię przestawimy na pozycję drugą, wtedy czołg będzie skręcać w prawo poruszając się po swobodnym promieniu skrętu. Natomiast jeśli prawą dźwignię przestawimy na pozycję trzecią, wtedy czołg będzie skręcać w prawo poruszając się po głównym promieniu skrętu (zakładam że w obu przypadkach lewa dźwignia mechanizmu skrętu pozostaje cały czas na pozycji pierwszej). W czołgu który ma mechanizm skrętu bazujący na sprzęgłach bocznych, główny promień skrętu oznacza skręt wokół unieruchomionej gąsienicy.

sprzegla_boczne_skret_m

Na rysunku zamieszczonym powyżej, linia oznaczona cyfrą 1 przedstawia ruch prostoliniowy. Linia oznaczona cyfrą 2 to skręt w prawo po promieniu swobodnym- lewa gąsienica napędzana, prawa wysprzęglona. Podczas skrętu po promieniu swobodnym, gąsienica wyprzedzana (ta jadąca wolniej) porusza się, bowiem napędza ją ruch kadłuba. Linia oznaczona cyfrą 3 to skręt w prawo po promieniu głównym- lewa gąsienica napędzana, prawa wysprzęglona i zahamowana, czołg obraca się wokół prawej unieruchomionej gąsienicy.

Zarówno przy skręcie po promieniu swobodnym, jak i przy skręcie po promieniu głównym, nie ma strat mocy wynikających z poślizgu elementów ciernych mechanizmu skrętu. Wymiar swobodnego promienia skrętu nie jest stały, lecz zależy od oporów ruchu (które z kolei zależą od podłoża). Zgodnie z książką Teoria ruchu pojazdu gąsienicowego (autor: Zbigniew Brudziński), skręt po promieniu swobodnym wykorzystywany jest głównie do dokonywania korekt toru jazdy podczas poruszania się pojazdu po drodze.

Jak już wspominałem, przy mechanizmie skrętu bazującym na sprzęgłach bocznych, dźwignie mechanizmu skrętu mają 3 główne pozycje. Jednak co się stanie jeśli (przykładowo) prawą dźwignię mechanizmu skrętu ustawimy w położeniu pomiędzy pozycją pierwszą a drugą? Cóż, wtedy nastąpi niepełne włączenie prawego sprzęgła bocznego. Czyli jeśli lewa dźwignia ustawiona jest na pozycji pierwszej (lewe sprzęgło włączone), a prawa ustawiona jest w położeniu pomiędzy pozycją pierwszą a drugą (niepełne włączenie prawego sprzęgła), wtedy czołg zacznie skręcać w prawo, przy czym skręt będzie dokonywany po promieniu większym (bardziej łagodnym) względem promienia swobodnego. Trzeba jednak pamiętać że niepełne włączenie sprzęgła bocznego oznacza dodatkowe straty mocy wynikające z poślizgu sprzęgła bocznego i szybsze zużywanie się owego sprzęgła. Tak więc skręcanie poprzez niepełne włączenie sprzęgła bocznego to nie jest dobry pomysł. Dodam że na rysunku zamieszczonym powyżej, obszar o brzoskwiniowym kolorze znajdujący się pomiędzy linią wyznaczającą ruch prostoliniowy (linia 1), a linią wyznaczającą skręt po promieniu swobodnym (linia 2), to właśnie obszar który zawiera promienie skrętu które można zrealizować poprzez niepełne włączenie prawego sprzęgła bocznego- czyli skręt na zasadzie lewa dźwignia na pozycji pierwszej, prawa dźwignia pomiędzy pozycją pierwszą a drugą.

Oczywiście, dźwignię mechanizmu skrętu można ustawić nie tylko w położeniu pomiędzy pozycją pierwszą a drugą, lecz również w położeniu pomiędzy pozycją drugą a trzecią. W takim położeniu mamy całkowicie wyłączone sprzęgło boczne i jedynie częściowo włączony hamulec. Jeśli lewa dźwignia mechanizmu skrętu ustawiona jest na pozycji pierwszej (lewe sprzęgło włączone), a prawa ustawiona jest w położeniu pomiędzy pozycją drugą a trzecią (prawe sprzęgło wyłączone, prawy hamulec częściowo włączony), wtedy czołg będzie skręcać w prawo. Przy czym skręt będzie dokonywany po promieniu mniejszym (ciaśniejszym) niż promień swobodny, lecz jednocześnie po promieniu większym (łagodniejszym) niż wynosi promień główny skrętu. Należy jednak zaznaczyć że wykonywanie skrętu poprzez częściowe włączenie jednego z hamulców oznacza dodatkowe straty mocy wynikające z poślizgu na hamulcu i jednocześnie szybsze zużywanie się hamulca. Stąd też skręcanie w taki sposób nie jest zalecane. Dodam że na rysunku zamieszczonym powyżej, różowy obszar znajdujący się pomiędzy linią numer 2, a linią numer 3, to właśnie skręt poprzez niepełne włączenie prawego hamulca- czyli skręt na zasadzie lewa dźwignia na pozycji pierwszej, prawa dźwignia pomiędzy pozycją drugą a trzecią.

 

mech_skret_grupa_2

Mechanizm skrętu typu sprzęgła boczne należy do drugiej grupy mechanizmów skrętu. Oznacza to że podczas wykonywania skrętu gąsienica wyprzedzająca porusza się tak samo szybko jak podczas jazdy na wprost, a gąsienica wyprzedzana porusza się wolniej niż podczas jazdy na wprost. Stąd też kadłub podczas skrętu porusza się wolniej niż podczas jazdy na wprost. Mechanizmy skrętu należące do grupy drugiej mają zarówno wady (owa mniejsza prędkość kadłuba podczas skrętu niż podczas jazdy na wprost), jak i zalety (zasadniczo przy mechanizmie skrętu grupy drugiej występuje mniejsze obciążenie silnika podczas skrętu niż w przypadku mechanizmu skrętu należącego do grupy pierwszej). Więcej na ten temat tutaj oraz tutaj.

 

Przy mechanizmie skrętu typu sprzęgła boczne, podczas wykonywania skrętu, gąsienica wyprzedzana zasadniczo pozostaje wysprzęglona. Oznacza to że przy mechanizmie skrętu typu sprzęgła boczne nie występuje zjawisko zwane rekuperacją mocy. Tutaj dodam że rekuperacja mocy oznacza sytuację w której to podczas skrętu moc z gąsienicy wyprzedzanej przekazywana jest na gąsienicę wyprzedzającą. Mechanizmy skrętu charakteryzujące się rekuperacją mocy zwane są rekuperacyjnymi mechanizmami skrętu (regenerative steering). Brak rekuperacji mocy to oczywiście wada mechanizmu skrętu bazującego na sprzęgłach bocznych.

 

Jak już napisałem, mechanizm skrętu typu sprzęgła boczne zawiera nie tylko sprzęgła, lecz również hamulce. Przy czym w mechanizmie skrętu bazującym na sprzęgłach bocznych, hamulce służące do wykonywania skrętów, służą również do hamowania podczas ruchu prostoliniowego. Stąd też aby zahamować czołgiem z mechanizmem skrętu bazującym na sprzęgłach bocznych, można po prostu obie dźwignie mechanizmu skrętu przestawić w pozycję trzecią (gąsienica wysprzęglona i zahamowana). Jest jednak pewne ale– przy takim sposobie hamowania, nastąpi wysprzęglenie obu gąsienic poprzez wyłączenie sprzęgieł bocznych. Tym samym jeśli kierowca chce hamować bez wysprzęglania gąsienic, musi wcisnąć pedał hamulca- wciśnięcie pedału hamulca powoduje włączenie tych samych hamulców, które to można włączyć poprzez użycie dźwigni mechanizmu skrętu, ale jednocześnie pedał hamulca nie oddziałuje na sprzęgła boczne. Oczywiście, tutaj zakładam że czołg ma pedał hamulca (tak było między innymi w radzieckim czołgu średnim T-34). Istniały jednak czołgi z mechanizmem skrętu typu sprzęgła boczne, gdzie interfejs kierowcy nie zawierał pedału hamulca- taka sytuacja występowała między innymi w radzieckim czołgu ciężkim KW-1. W takich wozach hamować można było jedynie poprzez użycie dźwigni mechanizmu skrętu. Oznaczało to brak możliwości hamowania bez wysprzęglania gąsienic. Więcej na ten temat tutaj.

 

Jeśli idzie o szczegóły techniczne, w znanych mi czołgach sprzęgła boczne mają postać sprzęgieł wielotarczowych suchych. Jednocześnie znane mi czołgi wykorzystujące mechanizm skrętu typu sprzęgła boczne mają hamulce taśmowe.

 

Tutaj pewna ciekawostka związana z hamowaniem silnikiem. Otóż przyjmijmy że podczas prowadzenia czołgu z mechanizmem skrętu typu sprzęgła boczne, mamy sytuację w której to hamujemy silnikiem. Przyjmijmy też że podczas hamowania silnikiem przestawiamy prawą dźwignią mechanizmu skrętu z pozycji pierwszej na pozycję drugą (zakładam że lewa dźwignia pozostaje na pozycji pierwszej). Skoro pociągnęliśmy do siebie prawą dźwignię mechanizmu skrętu, to wydawać by się mogło że czołg powinien zacząć skręcać w prawo. Jednak podczas hamowania silnikiem czołg zacznie skręcać… w lewo. Aby temu zaradzić należy prawą dźwignię mechanizmu skrętu pociągnąć jeszcze bardziej do siebie (przestawić prawą dźwignię na pozycję trzecią)- wtedy nawet podczas hamowania silnikiem czołg będzie skręcać w prawo.

 

Chyba największą wadą mechanizmu skrętu typu sprzęgła boczne są duże straty mocy podczas wykonywania skrętów. Znane mi dane wskazują że mechanizm skrętu typu sprzęgła boczne generuje podczas skrętu mniejsze straty mocy niż pojedynczy mechanizm różnicowy (rozwiązanie występujące w polskich tankietkach TK i TKS), lecz jednocześnie większe straty mocy niż mechanizm skrętu zwany Controlled Differential (bazujące na mechanizmie różnicowym urządzenie stosowane między innymi w amerykańskim czołgu średnim M4 Sherman). Dodatkowo spotkałem się z tezą że mechanizm skrętu bazujący na sprzęgłach bocznych wymaga częstej regulacji.

Mechanizm skrętu typu sprzęgła boczne ma jednak pewne zalety. Przede wszystkim jest to urządzenie charakteryzujące się prostą konstrukcją. Mechanizm skrętu bazujący na sprzęgłach bocznych zapewnia dobrą stateczność podczas ruchu prostoliniowego- czyli podczas jazdy w terenie pojazd powinien jechać mniej więcej prosto, jeśli kierowca nie używa dźwigni mechanizmu skrętu (nie jest to takie oczywiste w tych pojazdach gąsienicowych, których to mechanizm skrętu bazuje na mechanizmie różnicowym). Pojazdy mające mechanizm skrętu typu sprzęgła boczne nie mogą co prawda skręcać na zasadzie jedna gąsienica jedzie do przodu, druga do tyłu (neutral steering), lecz przynajmniej mogą obracać się wokół całkowicie zahamowanej gąsienicy (istnieją mechanizmy skrętu które nie dają takiej możliwości, czego przykładem mechanizm skrętu Controlled Differential). Sprzęgła boczne zapewniają dwa promienie skrętu które nie dają strat mocy spowodowanych poślizgiem elementów ciernych mechanizmu skrętu (promień swobodny i promień główny)- dla porównania, istnieją takie mechanizmy skrętu, gdzie występuje jedynie jeden promień skrętu, który to nie daje strat mocy tego typu.

 

Na zakończenie, rysunek i cytat z pracy zatytułowanej Czołgi. Podręcznik mechanika-kierowcy III-ej klasy. Rysunek i cytat tyczą się kierowania czołgiem średnim T-34, czyli czołgiem z mechanizmem skrętu typu sprzęgła boczne:

skret_czolgu

Gdy trzeba skręcić płynnie dużym łukiem, rys 319 (I), przesuwamy w środkowe położenie ten lewar, w którą stronę należy skręcić. Gdy wypadnie wykonać skręt mniejszym łukiem, hamujemy jedną gąsienicę na twardym gruncie przy włączonych niższych biegach, obracając dłuższym hamowaniem czołg w miejscu (II). Na miękkim gruncie taki skręt nawet na niższych obrotach wywołałby zbyt duże obciążenie silnika. Dlatego w tym wypadku skręcamy, krótko hamując kilkukrotnie gąsienicę i dając tym mniejsze skręty im bardziej miękki jest teren…

…Gdy poruszając się szybko na wyższym biegu chcemy obrócić czołg, nie tracąc szybkości, skręcamy kilkokrotnymi krótkimi ostrymi hamowaniami z przerwami (III).

 

 

 

 

 

 

 

 

Czołgowe mechanizmy skrętu: sprzęgła boczne

Porządne książki o czołgach

Dziś wpis o broni pancernej, a konkretnie o tym jakie książki o czołgach polecam. Dzisiejszy wpis pod względem koncepcji przypomina mój wpis o literaturze tyczącej się broni strzeleckiej (link). Dodam że książki które wymieniam w dzisiejszym wpisie, tyczą się nie tyle konkretnych modeli czołgów, co raczej rozwiązań konstrukcyjnych w czołgach stosowanych. Tak więc przyjrzyjmy się polecanym przeze mnie książkom- zacznijmy od książek napisanych w języku polskim:

 

Pozycja pierwsza- książka zatytułowana… Czołg. Jest to wydana w języku polskim książka radziecka, której tytuł oryginalny brzmi Tank (Танк). Polska wersja książki wydana została w 1957 roku przez Wydawnictwo MON, natomiast wersja radziecka pochodzi z 1954 roku. Autorzy książki to A. Antonow, B. Artamanow, B. Korobkow i E. Magidowicz. W mojej ocenie książka ta jest po prostu świetna- nie dość że umożliwia dogłębne poznanie konstrukcji czołgu, to jeszcze została napisana przystępnym językiem. Gdybym miał wskazać najlepszą książkę o budowie czołgów, jaką czytałem w języku polskim, wskazał bym właśnie książkę Czołg.

Pozycja druga- Uzbrojenie wozów bojowych. Książka ta została wydana przez Wydawnictwo MON w 1987 roku. Autor książki to Zygmunt Pankowski. Jak wskazuje tytuł, jest to książka o uzbrojeniu wozów bojowych. Książka została napisana przystępnym językiem.

Pozycja trzecia- Budowa pojazdów gąsienicowych. Jest to skrypt akademicki napisany przez Tadeusza Koszyckiego i Józefa Wysockiego. Skrypt wydany został w 1989 roku przez Wojskową Akademią Techniczną. Choć Budowa pojazdów gąsienicowych ma formułę skryptu akademickiego, jest to mimo wszystko praca dość przystępnie napisana.

Pozycja czwarta- Konstrukcja pojazdów gąsienicowych. Układy przeniesienia mocy. Oto kolejny skrypt akademicki z Wojskowej Akademii Technicznej, tym razem tyczący się jedynie układów przeniesienia mocy stosowanych w pojazdach gąsienicowych. Skrypt wydany został w 1975 roku. Autorzy skryptu to Tadeusz Koszycki, Eugeniusz Kraszewski, Józef Czerwonka i Kazimierz Malicki. Mam wrażenie że skrypt ten jest mniej przystępny dla przeciętnego hobbysty bądź pasjonata względem skryptu Budowa pojazdów gąsienicowych.

Pozycja piąta- Konstrukcja i obliczanie szybkobieżnych pojazdów gąsienicowych. Autor książki to Antoni Wiktor Chodkiewicz. Książka została wydana w 1990 roku przez Wydawnictwo Komunikacji i Łączności. Jest to książka wartościowa, lecz napisana mało przystępnym językiem.

Pozycja szósta- Teoria ruchu pojazdu gąsienicowego. Autor: Zbigniew Brudziński. Wydawnictwo Komunikacji i Łączności. Rok wydania: 1972. Kolejna wartościowa, lecz mało przystępna książka.

Pozycja siódma- Czołgi. Podręcznik mechanika-kierowcy III-ej klasy. Praca z 1945 roku, wydana przez Państwowy Instytut Naukowo-Wydawniczy. Autorzy pracy to J. Faszyński, K. Węcławski oraz F. Bilicki. Bardzo dobra, przystępna pozycja, tycząca się układu napędowego radzieckiego czołgu średniego T-34 oraz radzieckiego czołgu ciężkiego IS-2.

 

Powyżej wymienione zostały książki napisane w języku polskim. Teraz czas na książki napisane w języku angielskim:

Technology of Tanks. Jest to książka z 1991 roku, napisana przez Richarda M. Ogorkiewicza. Jeśli dla kogoś nazwisko autora brzmi swojsko, ma rację- autor przed wyjazdem do Wielkiej Brytanii znany był jako Ryszard Marian Ogórkiewicz. Innymi słowy, autor urodził się w Polsce. Jeśli idzie o książkę, uważam że jest ona zbliżona do radzieckiej książki Czołg. To znaczy, Technology of Tanks umożliwia dogłębne poznanie budowy czołgu, a jednocześnie jest to książka napisana przystępnym językiem. W mojej ocenie Technology of Tanks to książka bardzo wartościowa.

World War II Ballistics: Armor and Gunnery. Książka z 2001 roku, autorzy książki to Lorrin Rexford Bird oraz Robert D. Livingston. Książka tyczy się drugowojennych armat czołgowych i pancerzy. W mojej ocenie jest to bardzo dobra pozycja, napisana do tego przystępnym językiem.

Porządne książki o czołgach

Mechanizm skrętu czołgu T-72

Dziś wpis o radzieckim zimnowojennym czołgu podstawowym T-72, a konkretnie o jego mechanizmie skrętu. W sumie to mam pewne wątpliwości czy termin mechanizm skrętu powinien być tutaj stosowany, ale o tym za chwilę. Spójrzmy najpierw na rysunek przedstawiający jak zbudowany jest układ napędowy czołgu T-72:

T-72_mech_skret_diagram

Na powyższym rysunku widzimy że czołg T-72 ma dwie planetarne skrzynie biegów, występujące pod oznaczeniami SB1 oraz SB2 (litery SB to oczywiście skrótowiec od terminu skrzynia biegów). Na rysunku skrzynia biegów SB1 współpracuje z prawą gąsienicą, a skrzynia biegów SB2 współpracuje z gąsienicą lewą. Oczywiście, pomiędzy skrzynią biegów a kołem napędowym, znajduje się przekładnia boczna. Czołg T-72 ma dwie przekładnie boczne,  PB1 oraz PB2. Przekładnia boczna PB1 współpracuje z prawym kołem napędowym, natomiast przekładnia boczna PB2 współpracuje z lewym kołem napędowym. Obie przekładnie boczne mają za zadanie zwiększać moment obrotowy (tak jak przekładnia główna w samochodzie). Pomiędzy skrzyniami biegów a silnikiem, znajduje się przekładnia pośrednia (oznaczona jako PP).

Jak więc widzimy na powyższym rysunku, T-72 nie ma typowego mechanizmu skrętu. Czołg ten ma dwie planetarne skrzynie biegów, które pełnią rolę zarówno zwykłej skrzyni biegów, jak i mechanizmu skrętu. To znaczy, jeśli kierowca zmieni pozycję dźwigni zmiany biegów, to w obu skrzyniach biegów zmieni się przełożenie. Ujmując to inaczej, jeśli kierowca zmieni pozycję dźwigni zmiany biegów z pozycji bieg drugi na bieg trzeci, to obie skrzynie biegów przejdą z biegu drugiego, na bieg trzeci. Według posiadanych przeze mnie informacji, w czołgu T-72, przed zmianą biegu, należy wcisnąć pedał sprzęgła (który to wcale nie steruje sprzęgłem głównym, ale o tym w dalszej części wpisu).

Jednak jak już wspomniałem, planetarne skrzynie biegów czołgu T-72, pełnią nie tylko rolę zwykłej skrzyni biegów, lecz również rolę mechanizmu skrętu. W czołgu T-72, do skręcania wozem, służą dwie dźwignie. Jeśli chcemy skręcić w lewo, pociągamy do siebie dźwignię lewą. Analogicznie, skręt w prawo wymaga pociągnięcia do siebie dźwigni prawej. Co się stanie po pociągnięciu do siebie dźwigni (przykładowo) lewej? Otóż wtedy lewa skrzynia biegów przejdzie o jeden bieg niżej, co da nam mniejszą prędkość lewej gąsienicy, a tym samym skręt w lewo. Przykładowo, jeśli mamy dźwignię zmiany biegów ustawioną na pozycję bieg trzeci, to wtedy pociągnięcie do siebie lewej dźwigni mechanizmu skrętu, spowoduje że lewa skrzynia biegów przejdzie na bieg drugi. Tym samym lewa skrzynia biegów będzie miała włączony bieg drugi, prawa skrzynia biegów będzie nadal pracować na biegu trzecim, co da nam skręt w lewo.

Dodam że przy dźwigni zmiany biegów ustawionej na pozycji bieg pierwszy, pociągnięcie do siebie lewej dźwigni mechanizmu skrętu, spowoduje wysprzęglenie i przyhamowanie lewej gąsienicy- czyli czołg będzie się obracać wokół lewej gąsienicy (unieruchomionej). Tak samo w przypadku dźwigni zmiany biegów ustawionej na pozycji bieg wsteczny– wtedy też pociągnięcie do siebie lewej dźwigni mechanizmu skrętu spowoduje że czołg będzie się obracać wokół lewej gąsienicy (unieruchomionej). Spotkałem się z tezą że skręt czołgu wokół unieruchomionej gąsienicy powinien zwać się z angielska pivot turn.

Czołg T-72 nie może skręcać na zasadzie jedna gąsienica jedzie do przodu, druga do tyłu. Jeśli idzie o terminologię anglojęzyczną, możliwość skręcania w taki sposób zwie się neutral steering.

 

Układ z dwiema planetarnymi skrzyniami biegów, zastosowany w czołgu T-72, można uznać za mechanizm skrętu grupy drugiej. To znaczy, w T-72, podczas skrętu, gąsienica wyprzedzająca (ta jadąca szybciej) ma taką samą prędkość, jaką miała podczas ruchu prostoliniowego. Jednocześnie, podczas wykonywania skrętu, środkowa część kadłuba porusza się wolniej, względem prędkości jaką miała podczas ruchu prostoliniowego.

Rozwiązanie zastosowane w czołgu T-72 można wrzucić do wora z napisem rekuperacyjne mechanizmy skrętu– w czołgu T-72 podczas skrętu moc z gąsienicy wyprzedzanej przechodzi na gąsienicę wyprzedzającą (rekuperacja mocy).  Występowanie rekuperacji mocy to oczywiście zaleta. Wyjątek stanowi wykonywanie skrętu przy dźwigni zmiany biegów ustawionej na pozycji bieg pierwszy bądź bieg wsteczny– wtedy czołg obraca się wokół wysprzęglonej i zahamowanej gąsienicy, stąd też rekuperacja mocy nie występuje.

 

W czołgu T-72 promień skrętu zależy od wybranego biegu. Najmniejszy promień skrętu jest na biegu pierwszym i wstecznym- jak już wspominałem, czołg skręca wtedy wokół unieruchomionej gąsienicy. Poniżej zamieszczam tabelkę z książki Budowa pojazdów gąsienicowych (autorzy książki: Tadeusz Koszycki i Józef Wysocki), która to tyczy się zależności pomiędzy wybranym biegiem, a minimalnym promieniem skrętu czołgu T-72 (minimalny promień skrętu jest jednocześnie głównym promieniem skrętu). Aby wyjaśnić poniższą tabelę, informuję że przy wybraniu pierwszego biegu, czołg wykonuje skręt o promieni 1B, co oznacza obracanie się wokół unieruchomionej gąsienicy (litera B oznacza odległość pomiędzy koleinami gąsienic). Jednocześnie, przy skręcie o promieni 1B, promień skrętu wyrażony w metrach wynosi 2,79.

T-72_mech_skret_prom_skret

 

Poniżej cytat z książki Budowa pojazdów gąsienicowych, tyczący się tego, jak wypada układ bazujący na dwóch planetarnych skrzyniach biegów (rozwiązanie zastosowane w czołgu T-72), na tle dwustopniowego planetarnego mechanizmu skrętu (rozwiązanie znane z czołgów T-54/T-55):

Działanie UPM [Układu Przeniesienia Mocy- przypis autora bloga] i przebiegi strumieni mocy w czasie skrętu wozu z dwoma planetarnymi skrzyniami biegów jest analogiczne jak z UPM posiadającego dwustopniowy PMS [Planetarny Mechanizm skrętu- przypis autora bloga]. W porównaniu z dwustopniowym PMS układ ten zapewnia nieco gorszą zwrotność, gdyż na każdym biegu można uzyskać tylko jeden główny promień skrętu.

 

Tutaj zamieszczam kolejny cytat z książki Budowa pojazdów gąsienicowych, tyczący się układu napędowego czołgu T-72:

Zastosowane dwie skrzynie biegów, połączone równolegle z przekładnią pośrednią, służą one nie tylko do zmiany prędkości i sił napędowych na gąsienicach, ale również do wykonywania skrętów, hamowania pojazdu oraz do odłączania silnika od kół napędzających gąsienice. Wszystkie te rodzaju pracy uzyskuje się przez włączenie odpowiednich mechanizmów ciernych (sprzęgieł i hamulców) skrzyni biegów. Do włączania odpowiednich mechanizmów ciernych i zapewnienia sterowania pojazdem, układ przeniesienia mocy wyposażono w mechaniczno-hydrauliczny układ sterowania.

 

Warto zauważyć że obie skrzynie biegów czołgu T-72, to nie są zwykłe skrzynie biegów z kołami zębatymi o osiach nieruchomym. Czołg T-72 ma planetarne skrzynie biegów, czyli takie skrzynie biegów, gdzie przynajmniej niektóre koła zębate mają osie przemieszczające się w przestrzeni. Czym charakteryzuje się urządzenie zwane przekładnią planetarną? Jedną z cech przekładni planetarnej jest to, że nie trzeba zaprzestawać doprowadzania do niej mocy, przed zmianą przełożenia. Dodatkowo przekładnia planetarna może być skonstruowana tak, aby pełnić rolę sprzęgła.

Co ciekawe, czołg T-72 nie ma sprzęgła głównego! Czyli czołg T-72 nie ma sprzęgła umieszczonego pomiędzy silnikiem a skrzyniami biegów, sterowanego przy pomocy pedału sprzęgła. Jednocześnie stanowisko kierowcy czołgu T-72 ma pedał sprzęgła! Czym więc steruje pedał sprzęgła w czołgu T-72? Aby odpowiedzieć na to pytanie, zamieszczam kolejny cytat z książki Budowa pojazdów gąsienicowych:

Ruszanie pojazdu z miejsca i przełączenie biegów dokonuje się za pomocą pedału odłączania skrzyni biegów, który spełnia rolę pedału sprzęgła głównego. Przez wciśnięcie pedału odłączenia następuje spadek ciśnienia w siłownikach wszystkich sprzęgieł i hamulców (siłowniki zostają połączone ze zlewem), a ponowne zwolnienie pedału powoduje włączenie wcześniej wybranego biegu.

 

Poniżej zamieszczam tabelkę z książki Budowa pojazdów gąsienicowych. Tabelka ta pokazuje jakim przełożeniem charakteryzują się skrzynie biegów czołgu T-72, na poszczególnych biegach. Największe przełożenie jest na biegu wstecznym:

T-72_skrzynia_przelozenia

 

 

Poniżej zbliżona tabela, lecz pochodząca z bloga Tankograd. Poniższa tabela pokazuje nie tylko przełożenie skrzyń biegów na poszczególnych biegach, lecz również maksymalną prędkość jaką da się uzyskać na poszczególnych biegach:

Maksymalna prędkość na poszczególnych biegach (km/h) Przełożenie na poszczególnych biegach
1 bieg: 7.32
2 bieg: 13:59
3 bieg: 17.16
4 bieg: 21.47
5 bieg: 29.51
6 bieg: 40.81
7 bieg: 60
Wsteczny: 4.18
1 bieg: 8.173
2 bieg: 4.40
3 bieg: 3.485
4 bieg: 2.787
5 bieg: 2.027
6 bieg: 1.467
7 bieg: 1.0
Wsteczny: 14.3

Mechanizm skrętu czołgu T-72

Sherman- wysokość przedziału bojowego

Dziś wpis o amerykańskim drugowojennym czołgu średnim M4 Sherman. Nie będzie to zresztą pierwszy wpis o Shermanie na moim blogu. Ale do rzeczy- dziś przyjrzymy się wysokości przedziału bojowego Shermana. Najpierw jednak wyjaśnię co mam na myśli pisząc wysokość przedziału bojowego. Otóż mam na myśli wysokość pomiędzy podłogą z której korzystają znajdujący się w wieży czołgiści, a dachem wieży. Pisząc o podłodze, nie mam wcale na myśli dna kadłuba czołgu- w wielu czołgach podłoga z której korzystają czołgiści wieżowi znajduje się sporo ponad dnem kadłuba. Tak też jest w Shermanie, gdzie podłoga kosza wieży znajduje się sporo ponad dnem kadłuba, ze względu na wał napędowy przechodzący pod koszem wieży.

Ujmując to innymi słowami, pisząc wysokość przedziału bojowego, mam na myśli wysokość załogowej części przedziału bojowego.

 

Biorąc pod uwagę że Sherman to czołg charakteryzujący się stosunkowo wysoką sylwetką, można by oczekiwać, że pomiędzy podłogą kosza wieży, a dachem wieży, będzie duża wysokość. Czyli można by oczekiwać że Sherman będzie charakteryzował się dużą wysokością przedziału bojowego. Tak jednak nie jest. Znane mi dane wskazują że Sherman, choć jest wygodnym czołgiem, to nie ma wcale przesadnie dużej wysokości przedziału bojowego (link). Taka sytuacja ma miejsce, bowiem choć w Shermanie jest duża wysokość pomiędzy dnem kadłuba a dachem wieży, to jednocześnie podłoga kosza wieży również znajduje się sporo ponad dnem kadłuba.

Tutaj dochodzimy do clou mojego wpisu. Otóż okazuje się że w Shermanie wysokość przedziału bojowego nie była stała. To znaczy, wysokość pomiędzy podłogą kosza wieży, a dachem wieży, zależała od wersji czołgu Sherman. Istnieją wersje z większą wysokością przedziału bojowego, istnieją również wersje z mniejszą wysokością przedziału bojowego. Spójrzmy teraz na poniższy rysunek:

Sherman_kosz_zarys_1Przekrój poprzeczny czołgu Sherman. Po lewej suchy Sherman uzbrojony w armatę M3 75 mm. Po prawej mokry Sherman uzbrojony w armatę M3 75 mm. Niebieskie linie to zarys kosza wieży. Niebieskie strzałki wskazują wysokość przedziału bojowego.

 

Jak widać na powyższym rysunku, w suchych Shermanach z armatą M3 75 mm, centralna część podłogi kosza wieży, znajduje się we wnętrzu dolnej części kadłuba. Natomiast w mokrych Shermanach z armatą M3 75 mm (wozy M4A3 75(W) ), podłoga kosza wieży znajduje się we wnętrzu górnej części kadłuba. Ergo, w czołgach M4A3 75(W), czyli w mokrych Shermanach z armatą M3 75 mm, wysokość przedziału bojowego jest mniejsza, niż w suchych Shermanach z armatą M3 75 mm.

Czemu w wozach mokrych podłogę kosza wieży umieszczono wyżej? W mojej ocenie najpewniej szło o wygospodarowanie miejsca na amunicję armatnią. Otóż suche Shermany miały główny zapas amunicji umieszczony we wnętrzu sponsonów, czyli we wnętrzu górnej części kadłuba. Takie rozwiązanie, w razie przebicia pancerza, narażało amunicję armatnią na bezpośrednie trafienie wrogim pociskiem. Aby zapobiec takiej sytuacji, w mokrych Shermanach umieszczono główny zapas amunicji na dnie kadłuba czołgu. Wyżej umieszczona podłoga kosza wieży oznaczała większą wysokość pomiędzy nią a dnem kadłuba, czyli więcej miejsca na denny magazyn amunicji.

 

Warto zauważyć że wśród Shermanów mokrych, nie wszystkie uzbrojone były w armatę M3 75 mm. Wręcz przeciwnie, większość mokrych Shermanów to były wozy z potężniejszą armatą M1 76 mm. Co ciekawe, pomiędzy mokrymi Shermanami z armatą M3 75 mm, a mokrymi Shermanami z armatą M1 76 mm, występują istotne różnice tyczące się konstrukcji kosza wieży. Spójrzmy na poniższy rysunek:

Sherman_kosz_zarys_2

Po lewej mokry Sherman z armatą M3 75 mm. Po prawej mokry Sherman z armatą M1 76 mm. Jak widać, mokry wóz z armatą M1 76 mm, nie ma pełnego kosza wieży.

 

Otóż w mokrych Shermanach z armatą M3 75 mm, jest pełny kosz wieży, zapewniający obrotową podłogę dla każdego czołgisty znajdującego się w przedziale bojowym. Inaczej jest jednak w wozach mokrych z armatą M1 76 mm. Wozy te mają jedynie połowę kosza wieży. Owa połowka zapewnia obrotową podłogę dla dowódcy i działonowego, lecz nie dla ładowniczego. W mokrych Shermanach z armatą M1 76 mm, ładowniczy, jeśli nie korzysta z siedziska, stoi na pojemnikach z amunicją armatnią. Takie rozwiązanie ma zresztą pewne zalety- ułatwia ono ładowniczemu pobieranie amunicji armatniej z dna kadłuba.

Istnieje również inna różnica pomiędzy wozami mokrymi z armatą kalibru 75 mm, a wozami mokrymi z armatą kalibru 76 mm. Otóż w mokrych Shermanach z armatą M3 75 mm, naboje armatnie należące do dennego magazynu amunicji, umieszczone są pionowo. Natomiast w mokrych Shermanach z armatą M1 76 mm, naboje armatnie należące do dennego magazynu amunicji, umieszczone są ukośnie. Poniżej rysunek wyjaśniający o co chodzi:

Sherman_kosz_zarys_3Czołg oznaczony cyfrą 1 to mokry Sherman z armatą M3 75 mm, natomiast wóz oznaczony cyfrą 2 to mokry Sherman z armatą M1 76 mm.

 

Czemu jednak w mokrych Shermanach z armatą M1 76 mm, naboje armatnie należące do dennego zapasu amunicji, umieszczone zostały ukośnie? W mojej ocenie to proste. Otóż nabój armatni przeznaczony do armaty M1 76 mm, jest wyraźnie dłuższy, od naboju przeznaczonego do armaty M3 75 mm. Ergo, w mokrych Shermanach, pomiędzy podłogą kosza wieży a dnem kadłuba, jest na tyle duża wysokość, że naboje przeznaczone do armaty M3 75 mm, można umieścić pionowo. Jednak pomiędzy podłogą kosza wieży a dnem kadłuba, jest zbyt mała wysokość, aby pionowo umieścić naboje armatnie używane w armacie M1 76 mm. Dodam że nabój używany w armacie M3 75 mm nosi oznaczenie 75x350R mm, natomiast nabój używany w armacie M1 76 mm nosi oznaczenie 76,2x539R mm. Czyli nabój przeznaczony do armaty kalibru 76 mm, ma wyraźnie dłuższą łuskę, od naboju używanego w armacie kalibru 75 mm.

 

Na koniec, uważam że mokre Shermany z armatą M1 76 mm, być może miały nieznacznie większą wysokość przedziału bojowego, od mokrych Shermanów z armatą M3 75 mm. Uważam tak, bowiem wozy z armatą M1 76 mm, miały większą wieżę, od wozów z armatą M3 75 mm.

 

Sherman- wysokość przedziału bojowego