Вождение Тигра. Устройство танка и принципы управления. Часть первая: механизм поворота
Оригинал взят у kedoki в Вождение Тигра. Устройство танка и принципы управления. Часть первая: механизм поворота
В прошлых постах мы уже потыкали в Т-34, Pz.III и Panther. Сегодня мы рассмотрим куда более серьёзный аппарат - Tiger II. Надо сказать, что почти всё сказанное относится и к Tiger I за исключением некоторых деталей, которые, конечно, отмечены.
КДПВ:
Устройство механизма поворота
Первое, что бросается в глаза любому заглянувшему внутрь Тигра - штурвал для поворота, похожий на руль автомобиля. Вал от штурвала уходит в здоровенный металлический короб - механизм поворота. Штурвал регулируется по высоте, для этого нужно отвернуть кран, установить нужный угол и закрутить кран. Такая регулировка даёт возможность водить танк высунув голову из люка вне боевой обстановки.
Теперь давайте рассмотрим устройство механизма поворота, строя схему шаг за шагом. Возьмём два планетарных механизма, соединим эпициклы ведущим валом, а к водилам приделаем выходные валы. Солнечные шестерни же свяжем валом поворота. Причём левую шестерню мы соединим непосредственно, а правую через паразитную шестерню:
Что это нам даст? Если мы начнём вращать ведущий вал, то начнут вращаться эпициклы. Шестерни-саттелиты упрутся в солнечные шестерни и произойдёт следующее. Левая солнечная шестерня будет стремиться вращать вал поворота. Правая солнечная шестерня тоже будет стремиться вращать вал поворота, но из-за паразитной шестерни она будет стремиться это сделать в противоположном направлении. Таком образом солнечные шестерни пытаются повернуть вал поворота с одинаковой силой, но в противоположных направлениях. Из-за этого вал поворота будет неподвижным, как и солнечные шестерни, а танк поедет вперёд.
Если мы станем вращать вал поворота, то он начнёт вращать солнечные шестерни. Так как правая солнечная шестерня связана с валом через паразитную шестерню, то солнечные шестерни станут вращаться в противоположных направлениях с одинаковой скоростью. Это приведёт к тому, что одна гусеница начнёт вращаться медленнее, а другая - быстрее.
Вывод: вращая вал поворота в ту или иную сторону мы можем увеличивать скорость вращения одной гусеницы и одновременно с этим уменьшать скорость вращения второй гусеницы. Таким образом мы получаем механизм поворота дифференциального типа. При езде по прямой солнечные шестерни стремятся вращать вал поворота в противоположных направлениях, поэтому они и вал оказываются заклиненными. В этом и заключено достоинство данного принципа: в Пантере нам нужны были два тормоза, которые принудительно блокировали солнечные шестерни, а тут не нужен никакой тормоз и конструкция упрощается.
Итак, для поворота нам нужно вращать вал определённом направлении. Для этого мы добавим ещё один вал и два фрикцона поворота - левый и правый. Как следует из названия, для поворота влево мы включаем левый фрикцион. а для поворота вправо - правый. Так как вал связан с фрикционами, условно назовём его валом фрикционов.
Обратите внимание: ведомая часть правого фрикциона связана с валом поворота через паразитную шестерню. Если мы начнём вращать вал фрикционов и включим левый фрикцион, то вал поворота будет вращаться в одну сторону и танк повернёт налево. Если мы включим правый фрикцион, то благодаря паразитной шестерне вал поворота будет вращаться в противоположную сторону и танк повернёт направо.
Французский танк Somua S35 оснащён похожим по устройству механизмом поворота со схожим принципом. Интересно, что как и на Тигре мехвод Somua S35 пользуется рулём:
Данный механизм обеспечивает один устойчивый радиус поворота на каждой передаче. Механизм поворота Tiger I и Tiger II устроен сложнее, он обеспечивает два устойчивых радиуса поворота на каждой передаче. Давайте посмотрим, как это было достигнуто.
Главный поток мощности идёт через коробку передач к валу эпициклов. Второй поток мощности идёт минуя коробку передач к блоку из двух шестерён, вращающихся на оси вала поворота независимо от него. С этими шестернями связаны два фрикциона. Из-за разных передаточных чисел ведомые диски этих фрикционов вращаются с разными скоростями, поэтому фрикционы назвываются Фб (быстрый) и Фм (медленный).
Итак, вал фрикционов может вращаться с двумя разными скоростями в зависимости от того, какой из фрикционов (Фб или Фм) включается). Вал поворота может вращаться в двух направлениях (при включении Фл или Фп) с двумя разными скоростями. Это значит, что механизм поворота обеспечивает два устойчивых радиуса поворота на каждой передаче.
Прямолинейное движение
Во время прямолинейного движения штурвал находится по центру, все фрикционы механизма поворота выключены. Красным показан поток мощности к ведущим колёсам, а голубым - заклиненные шестерни и валы:
Поворот
Теперь давайте повернём вправо. Отклоним штурвал вправо на небольшой угол. Гидравлический механизм включит медленный фрикцион Фм и Фп. Здесь и далее красным обозначен главный поток мощности, а голубым - вспомогательный:
Танк начнёт медленно и плавно поворачивать вправо не теряя скорости. Если мы повернём штурвал на бОльший угол до конца, то выключится фрикцион Фм и включится фрикцион Фб, а танк начнёт поворачивать с меньшим радиусом.
Теперь давайте повернём штурвал влево на небольшой угол, выключится фрикцион Фб и Фп, включается фрикционы Фм и Фл:
Разворот на месте
Помимо множества радиусов поворота при езде вперёд механизм поворота обеспечивает разворот на месте. Для этого нужно включить нейтральную передачу, а затем повернуть штурвал влево или вправо. Возможность разворота на месте с двумя разными скоростями позволяет точно позиционировать корпус танка, что очень важно при погрузке на платформы или в тесных улицах.
Для быстрого разворота на месте против часовой стрелки включим фрикционы Фл и Фб повернув штурвал влево до упора. Вал поворота будет вращать солнечные шестерни в противоположных направлениях. Солченые шестерни, в свою очередь, станут вращать водила и связанные с ними ведущие колёса в противоположных направлениях. Водила через шестерни-сателлиты будут стремиться вращать эпициклы в противоположных направлениях. Так как эпициклы связаны валом, вал и сами эпициклы заклиниваются. Именно поэтому разворот на месте осуществляется на нейтральной передаче, ведь вал между эпициклами не должен вращаться от коробки передач. Голубым обозначены заклиненные шестерни и валы:
Резервная система управления
Все четыре фрикциона механизма поворота управляются гидравлической системой. Благодаря этому механизм поворота вообще не нуждается в регулировке в процессе эксплуатации. Так как штурвал связан с гидравлической системой, его легко поворачивать (конечно, по танковым меркам). В СССР испытывались танки разных стран с точки зрения усилий на рычагах и штурвалах при вождении. Так вот, Jagdtiger с механизмом поворота от Tiger II оказался самым простым и удобным в управлении, а усилия на штурвал были наименьшими. Вот ссылка на результаты замеров, убедитесь сами.
Механизм поворота со снятой крышкой:
Но что делать, если гидравлическая система выйдет из строя? В этом случае штурвал станет бесполезным, а фрикционы перестанут включаться. На этот случай предусмотрена резервная система. Посмотрите ещё раз на схемы выше. Видно, что к выходящим из механизма поворота валам приделаны тормоза. Слева и справа от штурвала находятся два рычага, которые и управляют этими тормозами. В штатной ситуации при исправном штурвале рычаги используются для торможения. Если же гидравлика выйдет из строя, то эти же рычаги используются для поворота танка.
Если мы повернём левый рычаг, то левый вал начнёт тормозиться и левая гусеница станет вращаться медленнее. Так как правый тормоз выключен, левый вал вращать труднее, чем правый, поэтому вал поворота и солнечные шестерни расклиниваются и начнут вращаться, увеличивая скорость вращения правой гусеницы. Конечно, этот способ обеспечивает только один устойчивый радиус поворота и потери мощности будут выше, но в случае неисправности Тигр может своим ходом без проблем доехать до ремонтной базы.
Устойчивость движения
На танках VK 36.01 (H) и Tiger I ставился механизм поворота Henschel L 600 C. Собственно, схему и принцип работы этого Lenkapparat'а я выше и описал. При всех своих достоинствах он имеет один недостаток: не обеспечивается устойчивое движение при езде по прямой. То есть когда Tiger I едет по асфальту и сопротивление движению на левой и правой гусенице одинаковое, танк едет строго вперёд и никаких проблем нет. Но если Tiger I едет по бездорожью и сопротивление движению на левой и правой гусеницах отличается, их скорость меняется из-за расклинивания вала поворота и танк немного уводит в сторону. Вообще, неустойчивое прямолинейное движение - это проблема практически всех механизмов поворота дифференциального типа тех лет. Она есть, в частности, на M3 Lee, M4 Sherman, Churchill, Cromwell, Comet, Centurion и так далее.
На Panther II, Tiger II и E-100 ставился механизм поворота Henschel L 801. Он имеет точно такую же схему, как L 600 C и сходное устройство, но важное отличие. При езде по прямой фрикционы Фл и Фп были постоянно включены. Благодаря этому вал поворота принудительно заклинивался и обеспечивал устойчивое прямолинейное движение. Для поворота влево отключался фрикцион Фп, а вправо - Фл соответственно. Таким образом механизм поворота L 801 объединял достоинства независимых и дифференциальных механизмов поворота. Его схема была настолько удачна, что именно L 801 был выбран для Tiger II и Panther II в ходе унификации, а когда после войны немцы начали работу над Leopard I, в его механизме поворота использовалась эта же схема в другом исполнении под кормовое расположение трансмисии.
Оценка
Мы рассмотрели устройство механизма поворота и принцип управления штурвалом. Теперь мы можем сравнить его с другими двухпоточными механизмами поворота тех лет: с независимым механизмами поворота Panther и с дифференциальным механизмом поворота Centurion.
Достоинства:
В прошлых постах мы уже потыкали в Т-34, Pz.III и Panther. Сегодня мы рассмотрим куда более серьёзный аппарат - Tiger II. Надо сказать, что почти всё сказанное относится и к Tiger I за исключением некоторых деталей, которые, конечно, отмечены.
КДПВ:
Устройство механизма поворота
Первое, что бросается в глаза любому заглянувшему внутрь Тигра - штурвал для поворота, похожий на руль автомобиля. Вал от штурвала уходит в здоровенный металлический короб - механизм поворота. Штурвал регулируется по высоте, для этого нужно отвернуть кран, установить нужный угол и закрутить кран. Такая регулировка даёт возможность водить танк высунув голову из люка вне боевой обстановки.
Теперь давайте рассмотрим устройство механизма поворота, строя схему шаг за шагом. Возьмём два планетарных механизма, соединим эпициклы ведущим валом, а к водилам приделаем выходные валы. Солнечные шестерни же свяжем валом поворота. Причём левую шестерню мы соединим непосредственно, а правую через паразитную шестерню:
Что это нам даст? Если мы начнём вращать ведущий вал, то начнут вращаться эпициклы. Шестерни-саттелиты упрутся в солнечные шестерни и произойдёт следующее. Левая солнечная шестерня будет стремиться вращать вал поворота. Правая солнечная шестерня тоже будет стремиться вращать вал поворота, но из-за паразитной шестерни она будет стремиться это сделать в противоположном направлении. Таком образом солнечные шестерни пытаются повернуть вал поворота с одинаковой силой, но в противоположных направлениях. Из-за этого вал поворота будет неподвижным, как и солнечные шестерни, а танк поедет вперёд.
Если мы станем вращать вал поворота, то он начнёт вращать солнечные шестерни. Так как правая солнечная шестерня связана с валом через паразитную шестерню, то солнечные шестерни станут вращаться в противоположных направлениях с одинаковой скоростью. Это приведёт к тому, что одна гусеница начнёт вращаться медленнее, а другая - быстрее.
Вывод: вращая вал поворота в ту или иную сторону мы можем увеличивать скорость вращения одной гусеницы и одновременно с этим уменьшать скорость вращения второй гусеницы. Таким образом мы получаем механизм поворота дифференциального типа. При езде по прямой солнечные шестерни стремятся вращать вал поворота в противоположных направлениях, поэтому они и вал оказываются заклиненными. В этом и заключено достоинство данного принципа: в Пантере нам нужны были два тормоза, которые принудительно блокировали солнечные шестерни, а тут не нужен никакой тормоз и конструкция упрощается.
Итак, для поворота нам нужно вращать вал определённом направлении. Для этого мы добавим ещё один вал и два фрикцона поворота - левый и правый. Как следует из названия, для поворота влево мы включаем левый фрикцион. а для поворота вправо - правый. Так как вал связан с фрикционами, условно назовём его валом фрикционов.
Обратите внимание: ведомая часть правого фрикциона связана с валом поворота через паразитную шестерню. Если мы начнём вращать вал фрикционов и включим левый фрикцион, то вал поворота будет вращаться в одну сторону и танк повернёт налево. Если мы включим правый фрикцион, то благодаря паразитной шестерне вал поворота будет вращаться в противоположную сторону и танк повернёт направо.
Французский танк Somua S35 оснащён похожим по устройству механизмом поворота со схожим принципом. Интересно, что как и на Тигре мехвод Somua S35 пользуется рулём:
Данный механизм обеспечивает один устойчивый радиус поворота на каждой передаче. Механизм поворота Tiger I и Tiger II устроен сложнее, он обеспечивает два устойчивых радиуса поворота на каждой передаче. Давайте посмотрим, как это было достигнуто.
Главный поток мощности идёт через коробку передач к валу эпициклов. Второй поток мощности идёт минуя коробку передач к блоку из двух шестерён, вращающихся на оси вала поворота независимо от него. С этими шестернями связаны два фрикциона. Из-за разных передаточных чисел ведомые диски этих фрикционов вращаются с разными скоростями, поэтому фрикционы назвываются Фб (быстрый) и Фм (медленный).
Итак, вал фрикционов может вращаться с двумя разными скоростями в зависимости от того, какой из фрикционов (Фб или Фм) включается). Вал поворота может вращаться в двух направлениях (при включении Фл или Фп) с двумя разными скоростями. Это значит, что механизм поворота обеспечивает два устойчивых радиуса поворота на каждой передаче.
Прямолинейное движение
Во время прямолинейного движения штурвал находится по центру, все фрикционы механизма поворота выключены. Красным показан поток мощности к ведущим колёсам, а голубым - заклиненные шестерни и валы:
Поворот
Теперь давайте повернём вправо. Отклоним штурвал вправо на небольшой угол. Гидравлический механизм включит медленный фрикцион Фм и Фп. Здесь и далее красным обозначен главный поток мощности, а голубым - вспомогательный:
Танк начнёт медленно и плавно поворачивать вправо не теряя скорости. Если мы повернём штурвал на бОльший угол до конца, то выключится фрикцион Фм и включится фрикцион Фб, а танк начнёт поворачивать с меньшим радиусом.
Теперь давайте повернём штурвал влево на небольшой угол, выключится фрикцион Фб и Фп, включается фрикционы Фм и Фл:
Разворот на месте
Помимо множества радиусов поворота при езде вперёд механизм поворота обеспечивает разворот на месте. Для этого нужно включить нейтральную передачу, а затем повернуть штурвал влево или вправо. Возможность разворота на месте с двумя разными скоростями позволяет точно позиционировать корпус танка, что очень важно при погрузке на платформы или в тесных улицах.
Для быстрого разворота на месте против часовой стрелки включим фрикционы Фл и Фб повернув штурвал влево до упора. Вал поворота будет вращать солнечные шестерни в противоположных направлениях. Солченые шестерни, в свою очередь, станут вращать водила и связанные с ними ведущие колёса в противоположных направлениях. Водила через шестерни-сателлиты будут стремиться вращать эпициклы в противоположных направлениях. Так как эпициклы связаны валом, вал и сами эпициклы заклиниваются. Именно поэтому разворот на месте осуществляется на нейтральной передаче, ведь вал между эпициклами не должен вращаться от коробки передач. Голубым обозначены заклиненные шестерни и валы:
Резервная система управления
Все четыре фрикциона механизма поворота управляются гидравлической системой. Благодаря этому механизм поворота вообще не нуждается в регулировке в процессе эксплуатации. Так как штурвал связан с гидравлической системой, его легко поворачивать (конечно, по танковым меркам). В СССР испытывались танки разных стран с точки зрения усилий на рычагах и штурвалах при вождении. Так вот, Jagdtiger с механизмом поворота от Tiger II оказался самым простым и удобным в управлении, а усилия на штурвал были наименьшими. Вот ссылка на результаты замеров, убедитесь сами.
Механизм поворота со снятой крышкой:
Но что делать, если гидравлическая система выйдет из строя? В этом случае штурвал станет бесполезным, а фрикционы перестанут включаться. На этот случай предусмотрена резервная система. Посмотрите ещё раз на схемы выше. Видно, что к выходящим из механизма поворота валам приделаны тормоза. Слева и справа от штурвала находятся два рычага, которые и управляют этими тормозами. В штатной ситуации при исправном штурвале рычаги используются для торможения. Если же гидравлика выйдет из строя, то эти же рычаги используются для поворота танка.
Если мы повернём левый рычаг, то левый вал начнёт тормозиться и левая гусеница станет вращаться медленнее. Так как правый тормоз выключен, левый вал вращать труднее, чем правый, поэтому вал поворота и солнечные шестерни расклиниваются и начнут вращаться, увеличивая скорость вращения правой гусеницы. Конечно, этот способ обеспечивает только один устойчивый радиус поворота и потери мощности будут выше, но в случае неисправности Тигр может своим ходом без проблем доехать до ремонтной базы.
Устойчивость движения
На танках VK 36.01 (H) и Tiger I ставился механизм поворота Henschel L 600 C. Собственно, схему и принцип работы этого Lenkapparat'а я выше и описал. При всех своих достоинствах он имеет один недостаток: не обеспечивается устойчивое движение при езде по прямой. То есть когда Tiger I едет по асфальту и сопротивление движению на левой и правой гусенице одинаковое, танк едет строго вперёд и никаких проблем нет. Но если Tiger I едет по бездорожью и сопротивление движению на левой и правой гусеницах отличается, их скорость меняется из-за расклинивания вала поворота и танк немного уводит в сторону. Вообще, неустойчивое прямолинейное движение - это проблема практически всех механизмов поворота дифференциального типа тех лет. Она есть, в частности, на M3 Lee, M4 Sherman, Churchill, Cromwell, Comet, Centurion и так далее.
На Panther II, Tiger II и E-100 ставился механизм поворота Henschel L 801. Он имеет точно такую же схему, как L 600 C и сходное устройство, но важное отличие. При езде по прямой фрикционы Фл и Фп были постоянно включены. Благодаря этому вал поворота принудительно заклинивался и обеспечивал устойчивое прямолинейное движение. Для поворота влево отключался фрикцион Фп, а вправо - Фл соответственно. Таким образом механизм поворота L 801 объединял достоинства независимых и дифференциальных механизмов поворота. Его схема была настолько удачна, что именно L 801 был выбран для Tiger II и Panther II в ходе унификации, а когда после войны немцы начали работу над Leopard I, в его механизме поворота использовалась эта же схема в другом исполнении под кормовое расположение трансмисии.
Оценка
Мы рассмотрели устройство механизма поворота и принцип управления штурвалом. Теперь мы можем сравнить его с другими двухпоточными механизмами поворота тех лет: с независимым механизмами поворота Panther и с дифференциальным механизмом поворота Centurion.
Достоинства:
- Удобство и лёгкость управления
- Наличие резервной системы управления. На Panther необходимо блокировать солнечные шестерни тормозами, если тормоза выйдут из строя, танк потеряет управляемость. На Тигре можно убить все четыре фрикциона и доехать до ремонтной базы своим ходом
- На Centurion поворот осуществляется ленточными тормозами, а на Тигре фрикционами с гидравлическим приводом, который не требует регулировки
- Наличие двух радиусов устойчивого поворота вместо одного на Panther и Centurion
- Высокое качество исполнения и надёжность в работе. Это относится даже к Tiger II позднего выпуска. Трансмиссия Пантеры имеет меньше резервы из-за слабых узлов (бортовые передачи, фрикционы поворота)
- В отличие от Centurion, обеспечивается устойчивость прямолинейного движения
- Значительные габариты механизма поворота, особенно по сравнению с компактностью аналогов на Panther и Centurion
- Сложность устройства (четыре фрикциона, три вала дополнительного привода, гидравлическая система управления и т.д.) Centurion выгодно выделяется наиболее простым устройством
- Для компоновки такого механизма поворота в танке с кормовым расположением трансмиссии приходится переделывать реализацию в сторону усложнения (на Leopard I для достижения компактности пришлось применить множество вложенных друг в друга валов)