Czołgowe mechanizmy skrętu i ich grupy- raz jeszcze

Dziś wpis na temat klasyfikacji czołgowych mechanizmów skrętu, a konkretnie na temat mechanizmów skrętu grupy pierwszej, drugiej i trzeciej. Co prawda napisałem już na ten temat wpis (link), ale uważam że nie zaszkodzi napisać coś jeszcze. Najpierw jednak wyjaśnię o co chodzi z owymi grupami mechanizmów skrętu (choć we wcześniejszym wpisie już to zrobiłem). Poniżej cytaty z pracy zatytułowanej Konstrukcja pojazdów gąsienicowych- układy przeniesienia mocy (autorzy: T. Koszycki, E. Kraszewski, J. Czerwonka, K. Malicki). Dodam że w poniższych cytatach zastosowano termin typ, zamiast terminu grupa. Czyli mamy nie grupę pierwszą mechanizmów skrętu, lecz typ pierwszy. Cytaty ilustrowane są rysunkami mojego autorstwa.

 

mech_skret_grupa_1

t y p   p i e r w s z y – są to mechanizmy, przy zastosowaniu których punkt zachowujący w czasie skrętu prędkość ruchu prostoliniowego (V0) znajduje się na wzdłużnej osi symetrii pojazdu. Do mechanizmów tego typu zalicza się wszystkie rodzaje mechanizmów różnicowych; prosty, podwójny, złożony i różnicowe mechanizmy skrętu o podwójnym doprowadzeniu mocy.

 

 

mech_skret_grupa_2

t y p   d r u g i – są to mechanizmy, przy zastosowaniu których punkt zachowujący w czasie skrętu prędkość ruchu prostoliniowego (V0) znajduje się na osi gąsienicy wyprzedzającej [wyprzedzająca, czyli ta która podczas skrętu porusza się z większą prędkością- przypis autora bloga]. Rozróżnia się następujące mechanizmy skrętu tego typu- sprzęgła boczne, jedno- i dwustopniowe planetarne mechanizmy skrętu oraz planetarne mechanizmy skrętu o podwójnym doprowadzeniu mocy.

 

mech_skret_grupa_3b

t y p   t r z e c i – są to mechanizmy, przy zastosowaniu których punkt zachowujący prędkość ruchu prostoliniowego przemieszcza się na zewnątrz osi gąsienicy wyprzedzającej. Taką właściwość posiadają pojazdy wyposażone w elektromechaniczny UPM [Układ Przeniesienia Mocy- przypis autora bloga] oraz hydromechaniczny z zastosowaniem oddzielnego napędu na gąsienice za pośrednictwem przekładni hydrostatycznych.

 

Na bazie powyższych cytatów można by wywnioskować, że mechanizmy skrętu grupy pierwszej są bezsprzecznie lepsze, od mechanizmów skrętu grupy drugiej, bowiem w przypadku mechanizmów skrętu grupy pierwszej, podczas wykonywania skrętu, środkowa część kadłuba pojazdu porusza się tak samo szybko, jak podczas jazdy na wprost. Czyli zasadniczo pojazd nie zwalnia podczas wykonywania skrętu. Natomiast w przypadku mechanizmów skrętu grupy drugiej, podczas wykonywania skrętu, środkowa część kadłuba pojazdu porusza się wolniej, względem jazdy na wprost. Czyli pojazd zwalnia podczas wykonywania skrętu. Jednak rzeczywistość jest bardziej skomplikowana. Otóż mechanizmy skrętu grupy drugiej mają pewną zaletę- w przypadku mechanizmów skrętu grupy drugiej, obciążenie silnika podczas wykonywania skrętu, zasadniczo jest mniejsze, niż w przypadku mechanizmów skrętu grupy pierwszej. Poniżej tabela z książki Teoria ruchu pojazdu gąsienicowego (autor: Zbigniew Burdziński):

 

mech_skretu_grupy_tab_m

Tabela odnosząca się obciążenia silnika podczas wykonywania skrętu w pojazdach z mechanizmem skrętu grupy pierwszej i w pojazdach z mechanizmem skrętu grupy drugiej. Jak widać, mechanizmy skrętu należące do grupy drugiej, wypadają lepiej.

 

Poniżej cytat z pracy Konstrukcja pojazdów gąsienicowych- układy przeniesienia mocy:

Jeśli chodzi o wybór typu mechanizmy skrętu, to lepsze właściwości zapewniają mechanizmy różnicowe [czyli mechanizmy grupy pierwszej- przypis autora bloga], gdyż większa jest prędkość kątowa skrętu, prowadzi to jednak do zwiększenia mocy potrzebnej silnika, w porównaniu z mechanizmami drugiego typu. Dlatego mechanizmy skrętu typu różnicowego należy stosować w pojazdach o dużej mocy jednostkowej silnika.

 

Nadmienię że w mojej ocenie, mechanizmy skrętu grupy drugiej, mogą charakteryzować się mniejszym obciążeniem silnika podczas wykonywania skrętu, ze względu na siłę bezwładności. To znaczy, w przypadku czołgu z mechanizmem skrętu grupy drugiej, jego kadłub podczas wykonywania skrętu porusza się wolniej, niż podczas jazdy na wprost. Czyli siła bezwładności kadłuba pomaga pokonać opory ruchu, jakie występują podczas wykonywania skrętu. Natomiast w przypadku czołgu z mechanizmem skrętu grupy pierwszej, środkowa część kadłuba wozu porusza się tak samo szybko podczas wykonywania skrętu, jak podczas jazdy na wprost. Czyli w wozie z mechanizmem skrętu należącym do grupy pierwszej kadłub nie zwalnia podczas wykonywania skrętu, stąd też siła bezwładności kadłuba nie pomaga pokonać oporów ruchu, występujących podczas wykonywania skrętu.

Dodam że sytuacja, w której siła bezwładności kadłuba, pomaga pokonać oporu ruchu, występujące podczas wykonywania skrętu, wydaje się tym bardziej pożądana, że w pojeździe gąsienicowym oporu ruchu są wyraźnie większe podczas wykonywania skrętu, niż podczas jazdy na wprost. Poniżej cytat z pracy Konstrukcja pojazdów gąsienicowych- układy przeniesienia mocy:

 

Skręt pojazdów gąsienicowych realizuje się drogą zmiany prędkości względnych gąsienic. Podczas skrętu wzdłużne osie gąsienic nie zmieniają swej równoległości wzajemnej i położenia względem kadłuba pojazdu, a zatem muszą się przemieszczać po podłoży w kierunku poprzecznym. Wskutek tego w czasie skrętu działają na pojazd oprócz oporów ruchu prostoliniowego znaczne opory skrętu. Szczególnie duże opory, kilkakrotnie przewyższające opory ruchu prostoliniowego, działają w czasie skrętu na darnistym podłożu, kiedy oprócz tarcia występują opory powodowane odkształcaniem, ścinaniem i nagarnianiem gruntu przez gąsienice.

 

Na koniec jeszcze pewna uwaga. Otóż mam wrażenie że w pojazdach gąsienicowych z mechanizmem skrętu należącym do grupy pierwszej, zazwyczaj mamy do czynienia z mechanizmem skrętu pod postacią jednego urządzenia, które to współpracuje z obiema gąsienicami. Przykładowo, w amerykańskim czołgu M4 Sherman mamy w sumie jedno urządzenie zwane w polskiej terminologii podwójnym mechanizmem różnicowym (w terminologii anglojęzycznej Controlled differential bądź też Cletrac differential), które współpracuje zarówno z lewą, jak i z prawą gąsienicą. Natomiast w pojazdach z mechanizmem skrętu należącym do grupy drugiej, mechanizm skrętu zazwyczaj występuje pod postacią dwóch oddzielnych urządzeń, z których jedno urządzenie współpracuje z lewą gąsienicą, a drugie z prawą gąsienicą. Przykładowo, radziecki czołg średni T-34 ma mechanizm skrętu bazujący na sprzęgłach bocznych. Czyli mamy jedno sprzęgło boczne odpowiedzialne za lewą gąsienicę i drugie sprzęgło boczne odpowiedzialne za prawą gąsienicę.

 

 

Reklamy
Czołgowe mechanizmy skrętu i ich grupy- raz jeszcze

Mechanizmy skrętu czołgów- grupa pierwsza, druga i trzecia

Dziś wpis tyczący się stosowanych w czołgach mechanizmów skrętu, a konkretnie jest to wpis o podziale mechanizmów skrętu na mechanizmy pierwszej, drugiej oraz trzeciej grupy. Kryterium podziału to położenie punktu zachowującego podczas wykonywania skrętu taką samą prędkość, jak podczas jazdy na wprost, przy założenie że podczas wykonywania skrętu obroty silnika i przełożenie w skrzyni biegów są takie same, jak podczas jazdy na wprost. Ale do rzeczy, najpierw rysunek przedstawiający mechanizm skrętu należący do grupy pierwszej:

mech_skret_grupa_1Mechanizm skrętu grupy pierwszej. Po lewej stronie rysunku- jazda na wprost. Po prawej- wykonywanie skrętu w prawo. Widać że podczas wykonywania skrętu jedna z gąsienic porusza się szybciej niż podczas jazdy na wprost (gąsienica wyprzedzająca), a druga porusza się wolniej niż podczas jazdy na wprost (gąsienica wyprzedzana). Środek kadłuba zachowuje taką samą prędkość jak podczas jazdy na wprost.

 

Mechanizmy skrętu grupy pierwszej to takie mechanizmy skrętu, w których podczas wykonywania skrętu gąsienica wyprzedzająca porusza się szybciej niż podczas jazdy na wprost, a gąsienica wyprzedzana wolniej niż podczas jazdy na wprost. Tym samym środek kadłuba zachowuje taką samą prędkość jak podczas jazdy na wprost. Do mechanizmów skrętu grupy pierwszej należą zasadniczo mechanizmy skrętu bazujące na mechanizmie różnicowym. Do mechanizmów skrętu grupy pierwszej należał przykładowo mechanizm skrętu polskiej tankietki TKS- w pojeździe tym zastosowano pojedynczy mechanizm różnicowy, czyli praktycznie takie samo urządzenie jak to stosowane w samochodowych mostach napędowych (skręcanie odbywało się poprzez przyhamowanie jednej lub drugiej gąsienicy). Również mechanizm skrętu amerykańskiego czołgu średniego M4 Sherman należał do pierwszej grupy mechanizmów skrętu, przy czym w Shermanie zastosowano bardziej zaawansowane urządzenie, zwane z angielska Controlled Differential.

 

Teraz rysunek przedstawiający mechanizm skrętu należący do grupy drugiej:mech_skret_grupa_2Mechanizm skrętu grupy drugiej. Po lewej stronie rysunku- jazda na wprost. Po prawej- wykonywanie skrętu w prawo. Podczas wykonywania skrętu jedna z gąsienic porusza się z taką samą prędkością jak podczas jazdy na wprost (gąsienica wyprzedzająca), a druga porusza się wolniej niż podczas jazdy na wprost (gąsienica wyprzedzana). Środek kadłuba ma tym samym mniejszą prędkość niż podczas jazdy na wprost.

 

W mechanizmach skrętu grupy drugiej gąsienica wyprzedzająca porusza się z taką samą prędkością jak podczas jazdy na wprost, a gąsienica wyprzedzana z prędkością mniejszą niż podczas jazdy na wprost. Tym samym środek kadłuba ma prędkość mniejszą niż podczas jazdy na wprost. Do mechanizmów skrętu grupy drugiej należą zasadniczo mechanizmy skrętu bazujące na sprzęgłach bocznych oraz mechanizmy skrętu bazujące na przekładniach planetarnych. Przykładowo, do mechanizmów skrętu grupy drugiej należał mechanizm skrętu radzieckiego czołgu średniego T-34, przy czym w wozie tym zastosowano sprzęgła boczne. Do mechanizmów skrętu grupy drugiej należały też mechanizmy skrętu niemieckich czołgów Panzer III i Panzer IV- oba wozy miały jednostopniowy planetarny mechanizm skrętu. Inny przykład mechanizmu skrętu należącego do grupy drugiej to mechanizm skrętu czołgów serii T-54/T-55. Czołgi serii T-54/T-55 mają dwustopniowy planetarny mechanizm skrętu.

Przy czym wydawać by się mogło że skoro w mechanizmach skrętu należących do grupy drugiej, podczas wykonywania skrętu, środkowa część kadłuba porusza się wolniej niż podczas jazdy na wprost, to tego typu mechanizmy skrętu należało by uznać za gorsze od mechanizmów skrętu należących do grupy pierwszej (tam środek kadłuba ma podczas wykonywania skrętu taką samą prędkość jak podczas jazdy na wprost). Ot, można w mojej ocenie przyjąć uproszczenie, zgodnie z którym przy mechanizmie skrętu należącym do grupy drugiej, czołg zwalnia podczas wykonywania skrętu, a przy mechanizmie skrętu należącym do grupy pierwszej, czołg nie zwalnia podczas wykonywania skrętu.

Jednak sprawa jest bardziej skomplikowana. Otóż jeśli idzie o obciążenie silnika podczas wykonywania skrętu, lepiej wypadają mechanizmy skrętu należące do grupy drugiej, niż mechanizmy należące do grupy pierwszej (mniejsze obciążenie silnika podczas wykonywania skrętu w mechanizmach skrętu grupy drugiej niż w mechanizmach skrętu grupy pierwszej). Czemu tak jest? Cóż, może po prostu idzie tutaj o siłę bezwładności. Otóż w mechanizmach skrętu grupy drugiej, podczas wykonywania skrętu, zasadniczo kadłub porusza się wolniej, niż podczas jazdy na wprost. W mojej ocenie, skoro następuje spadek prędkości kadłuba wraz z rozpoczęciem wykonywania skrętu, to pojawia się sytuacja, w której siła bezwładności kadłuba ciągnie kadłub w kierunku jego ruchu, a tym samym siła bezwładności pomaga pokonywać opory ruchu. W mechanizmach skrętu należących do grupy pierwszej, zasadniczo kadłub (a konkretnie jego środek masy) porusza się z taką samą prędkością, jak podczas jazdy na wprost. Tym samym siła bezwładności kadłuba nie pomaga pokonywać oporów ruchu, co być może wpływa negatywnie na obciążenie silnika podczas wykonywania skrętu. Tym samym daleki był bym od tezy że mechanizmy skrętu należące do grupy drugiej są zasadniczo gorsze od mechanizmów skrętu należących do grupy pierwszej. Wręcz nie zdziwił bym się gdyby niektórzy konstruktorzy preferowali mechanizmy skrętu należące do grupy drugiej.

mech_skretu_grupy_tab_m

Tabela dotycząca obciążenia silnika podczas wykonywania skrętu w mechanizmach skrętu grupy pierwszej i grupy drugiej. Jak widać, mechanizmy skrętu należące do grupy drugiej wypadają lepiej. Tabela pochodzi z książki „Teoria ruchu pojazdu gąsienicowego”. Autor książki to Zbigniew Burdziński.

 

Omówiłem grupę pierwszą mechanizmów skrętu, omówiłem również grupę drugą mechanizmów skrętu. Czas na grupę trzecią mechanizmów skrętu. Poniżej rysunek przedstawiający mechanizm skrętu należący do grupy trzeciej:

mech_skret_grupa_3bMechanizm skrętu grupy trzeciej. Po lewej stronie rysunku- jazda na wprost. Po prawej- wykonywanie skrętu w prawo. Podczas wykonywania skrętu obie gąsienice poruszają się z prędkością mniejszą niż podczas jazdy na wprost. Środek kadłuba ma tym samym mniejszą prędkość niż podczas jazdy na wprost. Punkt zachowujący podczas wykonywania skrętu taką samą prędkość, jak podczas jazdy na wprost, znajduje się na zewnątrz czołgu.

 

Jeśli idzie o trzecią grupę mechanizmów skrętu, w przypadku mechanizmów tej grupy, podczas wykonywania skrętu, obie gąsienice mają mniejszą prędkość niż podczas jazdy na wprost (zarówno gąsienica wyprzedzana, jak i wyprzedzająca). Stąd też środek kadłuba ma podczas wykonywania skrętu mniejszą prędkość niż podczas jazdy na wprost (cały kadłub w sumie też). Tutaj dochodzi do dość ciekawej sytuacji- otóż w przypadku mechanizmów skrętu grupy trzeciej, punkt który podczas wykonywania skrętu zachowuje taką samą prędkość, jak podczas jazdy na wprost, znajduje się poza czołgiem (przy czym ów punkt znajduje się bliżej gąsienicy wyprzedzającej, niż wyprzedzanej). Zgodnie z książką Konstrukcja i obliczanie szybkobieżnych pojazdów gąsienicowych (autor: Antoni Wiktor Chodkowski) do mechanizmów skrętu grupy trzeciej należą elektromechaniczny oraz hydromechaniczny UPM (układ przeniesienia napędu- przypis autora bloga) z zastosowaniem oddzielnego napędu na gąsienice za pośrednictwem przekładni hydrostatycznych.

 

 

 

Mechanizmy skrętu czołgów- grupa pierwsza, druga i trzecia