豹1主战坦克内部构造 (带你认识公路车品牌)

对于装甲部队来讲,坦克是突击决胜的主战兵器,所以它的威胁也是来自各个方面的。在双35自行高炮和弹炮合一的防空*器武**面世以前,直升机一直是坦克的天敌。现在,只要直升机一露头,伴随坦克部队行进的高射炮会在几秒钟内将直升机击落。德国“猎豹”是自行高炮伴随坦克部队这一概念的先行者,它的载具选用的是“豹”1坦克底盘。

豹式1a5型坦克,德国豹1主战坦克视频

动力系统出自名门

坦克底盘主要由动力、传动、行走、操纵等几个主要部分组成。德国坦克底盘设计一直被誉为行业内高水平的代表,二战结束以后,“虎”式坦克复杂的底盘设计理念被摒弃,可靠性第一的设计理念成为主流观点。在这样的大背景下,战后的“豹”1坦克底盘的设计变得简单实用,其中,全新研制的MB830系列发动机是“豹”1坦克底盘能够作为众多车辆载具的可靠保障。MB830发动机是由著名的戴姆. 勒奔驰公司研制的四冲程水冷发动机,气缸采用90度V型夹角,缸径165毫米,这个尺寸得到后来一些坦克强国的共识。要特别说明的是,这款发动机的燃料不仅仅局限于柴油,也可以使用汽油。MB830发动机的研制时间历时12年之久,截止到1962年,已经发展为包含多种型号的发动机系列。其中,作为基础型号的MB830发动机为6缸机,MB837为8缸机,MB838为10缸机,另有非增压、机械增压、废气涡轮增压等共计7种型号。而“豹”1坦克选用的正是MB830发动机家族的MB838CaN-500型机械增压柴油机。

作为这样一个名门望族当中的一员,“豹”1坦克装备的MB838CaN-500型机械增压柴油机的诞生,源于德国对于战争经验的总结。在二战当中,德国坦克和装甲车辆很多采用汽油作为主要燃料,功率尤嫌不足,于是就有了各种改进型发动机,结果不仅动力没有提升多少,反而由于型号太多,给维修和保障也带来了很大困难。看惯了太多“虎”式坦克因发动机故障趴窝,德国陆军终于认识到强大的火力要与良好的机动性相结合,并且要具备较高的可靠性。在战后的坦克发动机研制中,逐步形成了德国坦克发动机独有的几个特点,为了增强安全性和降低后勤保障难度,坦克和装甲车辆一律采用柴油发动机;在研制新亟需的新型柴油机的同时,注重更大功率柴油机的技术储备和预研;依靠新技术,在不增加发动机重量的前提下提高发动机功率和扭矩;在增加发动机功率和扭矩的同时,尽量使发动机布局更为紧凑,提高单位体积功率;研制一款新型发动机,保持工艺连贯性和继承性,用途上要尽量广泛,尤其注重系列机型的研发。这几条指导思想在今天看来是对坦克发动机设计研发的基本要求,但在20世纪50年代,德国坦克工业的科研人员们就已经有了这样的认识,并在这一指导思想下研制出MB830和MB837两大系列发动机,分别安装在“豹”1坦克与“豹”2坦克上。至于这两大系列发动机究竟有多牛,一说它们后来的命运,你就明白了。德国的坦克发动机从时间上划分,以1976年8月作为节点,MB840-Ka-500柴油机与此前的柴油机属于MB830系列;如果按照车型划分,MBT-70坦克和“豹”2坦克样车选用的MB873Ka-500发动机以及装备于“豹”2坦克的MB873Ka-501柴油机属于MB837系列。

1965年底,美德联合研制的MBT-70主战坦克开始选择动力方案。MBT-70主战坦克从技术传承来讲,是M1系列坦克和“豹”2坦克的前身,它代表着西方世界坦克工业的最高水平,所以作为这款车的动力,与AVCR1100方案同台竞争的是MB830发动机家族的佼佼者——MB840-Ka-500柴油机的改进型,该型机采用V型12缸布局、涡轮增压技术,原型机的最大功率达到1088千瓦,虽然这款发动机在后来没有上装备,但毕竟在20世纪60年代,刚刚从战争阴影里走出来的德国就已经研制出了1000千瓦以上的坦克发动机,领先于世界水平。德国设计师将MB840-Ka-500柴油机的汽缸行程进行缩短,经过几轮测试,终于在1967年8月将发动机功率提高到1103千瓦,这款功率更大的发动机被命名为MB873Ka-500,在“豹”2坦克样车的试验阶段,这款发动机仍然暴露出扭矩不足,影响了坦克加速性。德国设计人员把这归结于设计上的问题,又将发动机汽缸行程恢复到MB840-Ka-500柴油机的水平,并将缸径扩大,新研制的发动机被命名为MB873Ka-501,于1977年正式确定为“豹”2坦克的动力方案。

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模块化的整体传动装置

德国“豹”1坦克采用4HP-250液力机械式整体转动箱,使坦克动力舱明确分为了发动机、传动箱、停车制动器和侧减速器这四个主要部分,在4HP -250传动装置中,液力变矩器是三元件单级带闭锁离合器的综合式液力变矩器,它布置在主轴上,从有效直径(430mm)和循环圆尺寸来看,它与美国M -48和M -60A坦克上的液力变矩器几乎一样,与美国的液力变矩器的区别,仅仅是提高了泵轮力矩系数值,主要原理是通过增大工作轮出口处的流通截面面积,通过改变叶片的数量、厚度和倾斜角度等实现的(在泵轮中,以32个叶片取代了原21个叶片,在涡轮中以28个叶片取代了原23个叶片,在导轮中以16个叶片取代了原31个叶片),并且泵轮的叶片制成了最大可能的半径。

当改进液力变矩器时,显示出了众所周知的规律性,即通常提高能容量会降低效率。1,液力变矩器的最大效率等于80.7%,这比阿里森公司1948年的类似液力变矩器产品的效率低4.3%。

“豹-1 ”坦克的4HP -250 传动装置液力变矩器结构具有以下特点:

第一个特点是,在闭锁离合器结合机构中有排空阀门。由于执行离合器结合的液压系统中的相对压力低(1.078MPa),所以活塞(它同时也是压板)的表面面积(保证向摩擦元件上提供压力)相当大。当液力变矩器从闭锁状态解锁时,在活塞后的空间内,液压油压力在离心力的作用下会增大,这在坦克原地起步或换挡时会导致不希望看到的、可能也是灾难性的闭锁离合器结合,此时液力变矩器中滑转十分严重。活塞后空间的排空阀门以下列方式工作:由供油油道沿环形槽来的液压油,在压力作用下供向柱塞,并将柱塞向旋转轴方向挤开,使泄油孔关闭。于是液压油通过已打开的孔4向活塞后的空间供油,离合器结合。当泄掉压力后,柱塞在弹簧和离心力的作用下回到原始位置,泄油孔打开,离合器松开,全部活塞后空间直至孔4 的上边缘均无液压油存在。

第二个特点是,为布置液力变矩器各轮的支承,使用了5个滚珠轴承取代原来的4个,这在无明显增大尺寸的情况下似乎是可行的,因为使用的轴承是窄系列的。对于轴承的轴向固定来说,第五轴承能避免使用一系列零件,所以整体来说简化了液力变矩器的结构。

4HP -250 传动装置的倒顺机构是行星排式的,并带阶梯式行星齿轮。它布置在液力变矩器和行星变速机构之间的主轴上。倒顺机构的行星排安装在液力变矩器的涡轮轴上,而闭锁离合器安装在行星变速机构的输入轴上。通过结合离合器将行星排的太阳齿轮和齿圈闭锁来实现前进挡行驶

当行星变速机构处于空挡状态时,“豹-1”坦克可以围绕其中心转向。转向机构位于液力机械传动装置的共同箱体上部,此共同箱体有一可拆卸的上盖。转向机构的零轴和主轴均制成可拆卸的。轴的左边和右边第一部分之间均用一根扭转连接轴连接,而轴的第二部分通过连接管连接。

转向驱动机构的离合器各摩擦片之间的总间隙不超过2毫米,总间隙可导致摩擦片间的功率损失明显增多,但是,转向驱动机构结构特点及其工作方式能局部地减少损失(通过将离合器各轴的位置布置在润滑油量少的传动装置箱体的上部,以及在直线行驶时保持各离合器结合)。

停车制动器,与侧减速器一起以一个独立部件的形式安装到车体的两侧,采用干式摩擦片,而操控系统采用有伺服系统的高压液压控制系统。停车制动器的摩擦片安装在侧减速器的输入轴上。在停车制动器的箱体内,摩擦片的两面各有4个汽车型的制动油缸,油缸的柱塞贴靠到平面形的弓形制动块上(每个制动块有两个柱塞)。因此,每个摩擦片沿直径有两对制动块压向两个位置。制动油缸具有自动调整间隙和自动排放空气的装置。

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先进的机电液驾驶操纵系统

“豹”1坦克上装备了机电液驾驶操纵系统、自动控制液力机械传动装置的电气系统和用于操纵停车制动器的高压液压系统。“豹”1坦克也可安装由车长操纵行驶的超越式操纵系统。

驾驶员的右脚下,布置了控制发动机的油门踏板。联动机构的一个元件上安装了电位移传感器,此传感器的信号进入液力机械式传动装置的自动控制电控系统。当松开油门踏板时,调速器保证发动机曲轴转速约为850r/min。若使发动机停机,可以按下仪表盘上的按钮,该按钮与隔断供油的电磁开关相连。在发动机油门踏板的一旁,布置着宽大的停车制动器操纵踏板,驾驶员可用另一只脚作用于此踏板上,踏板以静液驱动装置与独立的高压系统(15MPa)相连接。

驾驶员座椅的左右两侧,布置着分开式手动操纵停车制动器的两个操纵杆。这两根操纵杆在紧急情况下使用(当工柞联动机构故障时),也在山地和在用软连接器牵引时使用。操纵转向的方向盘,装有弹性的零位*位器定**和止动器,该止动器将方向盘固定在直线行驶位置上。方向盘可向两边各转动22.5度,并以刚性联动机构与操纵转向机的阀组连接。

驾驶员的右边布置着液力机械式传动装置的操纵部件,部件包括有除传感器和执行电磁铁之外的全部电路元件。传感器和执行电磁铁与上述部件由电缆线连接。操纵部件中有两根操纵手柄,分别操纵变速箱和操纵倒车机构。

操纵变速箱的手柄有4个位置:

第一位置——接通1挡,液力变矩器解锁;

第二位置——接通Ⅱ挡,液力变矩器自动闭锁和解锁;

第三位置——接通自动换挡系统,从Ⅱ挡到Ⅲ挡自动转换和反向挡位转换;液力变矩器自动闭锁和解锁;

第四位置——接通自动换挡系统,从Ⅱ挡到Ⅲ挡,从Ⅲ挡到Ⅳ挡自动换挡和反向转换排挡;在Ⅱ挡液力变矩器自动闭锁和解锁,在Ⅲ挡和Ⅳ挡液力变矩器闭锁。当转换时液力变矩器解锁。操纵手柄向高挡一边可无障碍地移动,向低挡一边移动仅在发动机曲轴转速不超过1500r/min才可能实现。

操纵手柄有4个位置。

W一接通前进挡;

R一接通倒挡;如果操纵变速箱手柄处于第.一、第三或第四位置一接通Ⅱ挡,并且液力变矩器处于经常闭锁的状态;

N一所有前进挡和倒挡均切断,起动发动机的起动电机电路闭合;

V一坦克原地转向(倒挡切断,I和Ⅳ挡同时接通不取决于变速箱操纵手柄的位置)。

倒车机构操纵手柄位置的转换,仅在发动机曲轴转速不大于1500r/min才有可能,在操纵部件上安装了操纵油道油压显示灯。

控制坦克行驶的多功能电子系统保证:在手动工况和自动控制工况下换挡;原地转向;液力变矩器闭锁和解锁;在换挡和倒车工况液力变矩器解锁;防止不适时的换挡和倒车,以避免发动机传动装置出现紧急状况;当操纵机构的位置不符合时,禁止起动发动机;根据车长的指挥,起动发动机和使发动机熄火;将液力机械传动装置和停车制动器液压系统的状况,所接通的排挡、传动装置的热状况通报给驾驶员;车长超越式操纵系统的原地起步功能。

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从后来的发展当中看,“豹”1坦克的底盘是成功的。它不仅使用了当时先进的零部件,而且采用了一定的模块化设计思路。西方坦克搞模块化是“技术取胜”思路的一种体现,通过模块化设计,让*器武**装备“积木化”,当一个零部件落后时,新研制的零部件可以替换。俄罗斯坦克的设计思路与之正好相反,各种零部件交织在一起,每一个零部件性能一般,但综合运用起来效果很好,一旦有某个分系统取得技术上的大突破,整个车体的设计就要跟着一起改。西方模块化思路设计出来的兵器整体性就差一些,完全依靠技术堆砌。无论技术取胜的模块化思路,还是系统取胜的整体化思路,各有各的优缺点,搞兵器研发不能一刀切,需要具体问题具体分析,究竟采用哪种设计思路,是由该兵器的用途、设计寿命、工业基础决定的。工业基础强、有技术储备,就搞整体化,一步到位;工业基础弱一些,就搞模块化,为将来升级留出空间。所以,从德国“豹”1坦克底盘的设计中,我们可以体会到西方国家坦克工业模块化刚刚起步时的状态,而这一切都是在第一代坦克向第二代坦克过渡的阶段完成的,体现出德国坦克工业在国际上的领先水平以及设计师的前瞻性。