老裝甲兵簡說坦克的懸掛系統

坦克作為現代戰場的“陸戰之王”,其機動性是衡量坦克作戰性能的一個重要指標。說到坦克的機動性,許多朋友第一時間會想到坦克的“心臟”——坦克發動機,然而坦克的機動性並不僅僅取決於坦克的發動機,還同坦克的傳動系統和懸掛系統有著緊密的聯繫。


老裝甲兵簡說坦克的懸掛系統


而懸掛系統不僅影響著坦克的機動性,還在很大程度上影響了坦克對複雜地形的適應性,對坦克作戰性能有著舉足輕重的影響,但比起武器系統和動力系統,坦克懸掛系統的存在感並不強,除了軍工專家和骨灰級發燒友,基本很少會有人關注。本文將試圖拋開復雜的公式和拗口的專用名詞(作為軍事小白的小正太對這些其實瞭解也很有限),儘量以淺顯的文字對坦克的懸掛系統進行解讀。


老裝甲兵簡說坦克的懸掛系統


懸掛系統是指連接坦克負重輪和車體,將車體重量分佈至各負重輪,緩衝地面對車體的衝擊和碰撞的結構部件,按照連接的方式不同,坦克的懸掛系統可以分為剛性懸掛、半剛性懸掛和柔性懸掛。所謂剛性懸掛是指負重輪直接固定在車體上,而沒有使用任何緩衝裝置的懸掛系統。


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第一款投入作戰的英國MKI型及其後續型號都使用的剛性懸掛,英軍研發坦克的目的是為了突破連亙的塹壕和鐵絲網,並未考慮坦克需要做複雜的機動,同時考慮到坦克運行的可靠性,因此對坦克所有部件進行了儘可能的精簡。但這樣的懸掛方式使得坦克即使在5-6公里的時速下也非常顛簸,對乘員作戰非常不利。而更糟糕的是,這種完全硬顛的行進方式加上40多噸的重量,使得坦克在行進中車體和行走結構需要承受巨大的衝擊力,這使得本就不成熟的坦克機械部件故障頻發,康佈雷戰役中部分英軍坦克因為車體顛簸劇烈而導致火花塞出現故障而拋錨,部分坦克則因為履帶不堪重負發生斷裂而失去行動能力。


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這麼每前進一步就跟輕度墜毀一般下去肯定不是長久之計,於是技術人員很快為坦克設計出了半剛性懸掛。所謂半剛性懸掛是在車體兩側各設計一個用於安裝負重輪的承重架,承重架的前端和車體剛性連接,後部則通過鉸接與車體連接。這種懸掛方式一般為拖拉機所採用,雖然其能使坦克車體和履帶提供一定的緩衝以免於直接受到地面衝擊,但依舊不支持坦克進行速度過快的運動。


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因為其所能提供的緩衝僅比剛性懸掛略強一點,坦克高速運動的情況下車體和履帶承受的地面衝擊力依舊相當可觀。感興趣的朋友可以到履帶式收割機或者履帶式挖掘機上去體驗一下這種懸掛系統的減震效果。所以採用半剛性懸掛系統的雷諾FT-17等型號的坦克速度雖然比起MKI型有所提升,但時速依舊在12公里左右,勉強能保證坦克不被徒步行進的步兵一不留神給甩在身後。


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一戰結束後,各列強紛紛開始削減軍費,各國戰前預定的龐大的坦克採購計劃也開始裁剪。這種情況雖然對坦克的生產造成了不利的影響,卻在可觀上促進了坦克設計和生產技術的成熟。為了爭取有限的政府訂單,坦克設計師和生產廠商們不得不反覆修改原始設計,並在對原型車的測試中不斷完善設計細節,力爭通過穩定可靠的產品贏得軍方的青睞。


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柔性懸掛系統正是在這一時期被應用於坦克,並在不斷的試錯中走向成熟。所謂柔性懸掛即是車體和負重輪通過緩衝裝置進行連接,早期的柔性懸掛系統採用的緩衝裝置大多是各種形態的彈簧。根據負重輪之間以及負重輪與車體車體之間的連接方式,柔性懸掛裝置又可分為連鎖式、獨立式和複合式。


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連鎖式懸掛又稱平衡式懸掛,是指車體兩側各有幾組裝有緩衝裝置的支撐架,多個負重輪共用一組支撐架及緩衝裝置的懸掛系統。這種懸掛系統結構簡單、維修方便,不佔用車體內部空間,且各負重輪軸向運動幅度不大,坦克在速度不高的情況下擁有良好的平穩性。因而20世紀30年代的許多坦克都使用這種懸掛系統,最典型的包括英國的瓦倫丁坦克、美國M4坦克、德國的IV號坦克及蘇聯T-26坦克。


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但該懸掛系統需要在坦克車體外部安裝支撐架及緩衝裝置,限制了大直徑負重輪的使用,使得單個負重輪總行程較大,且在複雜地形條件下負重輪易被樹枝、石塊等雜物堵塞。外部設置的支撐架及緩衝裝置蓄能較小,對大噸位車體承重效果較差,共用同一組支撐架的負重輪即使其中一個受損也會導致其他負重輪無法使用。


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獨立懸掛系統是指每個負重輪都有獨立的懸掛件與車體連接,其較好的滿足了快速履帶車輛對懸掛系統的需求,因而當代主戰坦克大多使用這種懸掛系統。早期最著名的懸掛系統莫過於克里斯蒂懸掛系統,其最大的特點是使用獨立圓柱式彈簧通過活動肘鍵連接大直徑負重輪(這是其區分其他同樣採用獨立圓柱彈簧結構懸掛系統的最明顯特徵),負重輪垂直運動產生的衝擊力被負重輪部分抵消,使得坦克車體能夠承受高速運動的衝擊及更大的自重。


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同時由於其結構簡單,因而故障率較少,可靠耐用,二戰中著名的蘇聯T-34坦克、英國“克倫威爾”坦克即採用這種懸掛系統。但克里斯蒂懸掛系統需要在車體內設置容納圓柱彈簧的彈簧槽,同時其使用的圓柱彈簧在坦克低速行駛時減震效果並不好,英國設計師在“克倫威爾”坦克上將垂直佈置的圓柱彈簧改為了傾斜佈置,並未部分彈簧加裝了液壓減震裝置。


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在克里斯蒂懸掛系統出現後不久,一種結構更為簡單的扭杆懸掛系統也隨即開始應用。扭杆懸掛使用一根橫貫車體的扭杆彈簧作為緩衝裝置,其一端通過花鍵與車體連接,另一端通過平衡肘與負重輪連接。該懸掛系統的優點在於體積小結構簡單,且成本較低,現代主戰坦克大部分使用此種懸掛系統。但這種懸掛結構對於扭杆彈簧的材料要求較高,早期使用該懸掛系統的坦克諸如KV1型坦克就因為扭杆彈簧材質問題而導致可靠性不佳,直至戰後材料加工技術的進步該懸掛系統才得以成熟並普及。由於扭杆彈簧貫穿車體,其一旦出現故障需要專門的維修設施和特定的維修場地才能進行更換,不利於戰場維護。


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20世紀60年代後,夜氣懸掛系統逐步發展起來,其可看作是利用液—氣混合的緩衝裝置代替傳統的彈簧系統的一種懸掛裝置。其剛性可隨坦克車體收到的壓力值變化,車體行駛的平穩性和乘坐的舒適性大幅提高。且該懸掛系統可靈活調節車體高度、俯仰和傾斜度,提高了坦克作戰的靈活性和生存性。


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但該懸掛系統結構複雜,對核心部件的密封性和加工精度要求極高,且造價昂貴,日常維護難度大,稍不注意可能跟某坦克一樣弄一地液壓油。但其相較於傳統懸掛系統的優勢讓我們有理由相信,其會是未來坦克懸掛系統發展的新方向。


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