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[技术论文] 坦克炮塔“旋转跳跃”,如何做到不断线路。

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发表于 2022-3-16 20:24:56 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 周伯通 于 2022-3-16 21:50 编辑

坦克炮塔“旋转跳跃”,如何做到不断线路。

2022-03-02 22:30

作为陆战主力,主战坦克是各国陆军的重要组成部分,是标志性的重装备,坦克的性能与规模,是衡量一支陆军战斗力的重要指标,二战时代,德军的虎式豹式坦克,苏军的T-34,美军的M4“谢馒头”,是当时的代表性坦克,目前如美军的M1A2,法国的勒克莱尔,俄罗斯的T-90,我们的99式等,都被认为是最强的坦克型号,那么,很多人有疑问,坦克炮塔转圈时,会不会把连接的电线等线路给转断了呢?

坦克如何做到:炮塔“旋转跳跃”,却不会断线路

世界上最早的360度旋转炮塔坦克出现在一战时代,在英国成为第一之后,法国也迅速研发出了坦克,1917年开始生产的雷诺FT-17轻型坦克便是此时的得意之作,到二战时,德军缴获该坦克后也在用,不仅如此,FT-17还有着“定义”现代坦克的“鼻祖”设计理念:动力系统、主动轮在后,驾驶舱在前,炮塔在全车中部制高点,其中,炮塔位于中部和可360度旋转,更是点睛之作,被认为是“世界上第一种现代坦克”。


炮塔在坦克中部的位置设计,其实在一战后到二战后,又经历过多次试验,炮塔前置、炮塔后置、还包括多炮塔“神教”的调整,最终证明中置是最为合理的,那么,炮塔的旋转是否会断线路呢?下面我们具体看一下。


1、坦克炮塔:不止是外面的一个壳子
其实现代坦克和装甲车基本都有不同形式的炮塔,而不论是在广义还是狭义上,炮塔都不止是外部那个单一的“铁壳子”,狭义上的炮塔只炮塔本体加上吊篮,这是平时我们所常说的炮塔,在广义上,还要包括武器系统、观瞄系统、控制系统、供弹系统等。


其中,炮塔的吊篮是坦克除驾驶员外,其他乘组人员主要“呆”的地方,包含车长、炮长,以及“麒麟臂”装填手(自动装弹坦克无此成员),由于吊篮的尺寸比较有限,因此坦克车组乘员的活动空间很狭窄,苏系坦克在很长一段时间设计很低矮,因此他们更喜欢用“个子矮一些”的人的坦克手。


在装甲车步兵战车上,炮塔吊篮会占用非常多的车体内部空间,实际减少了可搭载步兵的数量,随着遥控武器站的兴起,这一情况有了不小的改变,因为不在需要容纳乘员的吊篮,其一般不会“侵占”较多车体内的空间。


2、炮塔的旋转:手动、液压、电动
坦克炮塔的旋转,在雷诺FT-17设计时,就曾经有一条非常要重要的要求:可以用人力对炮塔进行旋转。虽然现代来看“废乘员”,不过在当时,即便是人力旋转,依旧是开创性的创新,二战早期时,坦克炮塔的旋转已经发展为可靠的动力方式,不过转到指定方向后,炮管对于目标进行精确俯仰动作时,仍需要炮手手动操作。


二战是坦克大发展时代,坦克炮塔的旋转主要有电动、液压驱动、电液混动三种方式,其中电动方式就是利用辅助发动机带动的发电机供电,驱动炮塔旋转,如前苏联的T-34、德国的4号坦克(J型之前),4号坦克到J型时,德国取消了电机,炮塔转动改为了手动的“手摇炮塔”。


液压驱动的坦克炮塔,是直接利用了发动机动力,通过液压泵和液压马达的传导来提供动力,驱动炮塔旋转,二战时德国的豹式D型以及虎式坦克使用的这类方式(豹式其他型号也有电转动的)。


不过液压驱动的炮塔,其实现旋转操作时,实际上会占用相当一部分的发动机功率,同时炮塔的旋转速度相对有限,如豹式D型和虎式的炮塔旋转速度为每秒6度,需要多达60秒的时间,才能实现360度的旋转,这也是苏军坦克喜欢近距离绕后的一个原因,除了正面难以击穿虎式,虎式坦克的炮塔旋转,也很难追上近距离“疾驰而过”的苏军坦克。


相比较之下,二战时代美国的工业和可以一直稳定发展,其M4“谢馒头”中型坦克,采用的是电液混动的方式,具体有坦克的主发动机带动,向蓄电池充电,利用蓄电池供电,电动机驱动液压系统,实现炮塔旋转,该技术的好处是,蓄电池供电稳定,且不会占用主发动机功率,炮塔旋转与坦克驱动互不影响。

M4“谢馒头”的炮塔旋转速度为每秒24度(二战德国豹式坦克的电动炮塔也是这个速度),只需15秒便可旋转360度。


3、炮塔的线路不会断:“电路旋转连接器”是秘诀
早期坦克的电子设备较少,现代坦克的炮塔上,火控系统、通信系统、主动防御系统,以及信息化能力等都需要很高的电力需求,那么坦克是如何为炮塔内的电子系统供电,这些线路又是如何实现不会被旋转导致“转断”的呢?


秘密就在“电路旋转连接器”上,这一种专门用来实现“为旋转体连通、输送能源与信号”的电子部件,也被成为“旋转连通、集电刷、集电环、导电环、滑环”等其他名称,该部件可以在固定位置向旋转位置传输电源和信号,通过利用“弹力搭接原理、滚动搭接原理或密封原理”,利用由里向外一环套一环的结构,实现稳定的连接,又无需担心线路扭转断掉的问题。


简单理解,就是可以将其布置于坦克炮塔吊篮的底部中心位置,这样通过“电路旋转连接器”,不论坦克怎样的旋转,这个位置都可以持续稳定的电和信号传递,同时,因为大量电子设备都集中在炮塔上,因此不会有非常多的线路链接炮塔和车体,主要实现电力等其他主要线路的连接即可。

来自俊赫君的胡说:现代坦克炮塔理论上可“无限旋转”

世界上的多数坦克,除部分多炮塔或者特殊设计坦克外,其炮塔实际上都是可以随意旋转的,理论上可以做到“无限旋转”,当然没有坦克手会无聊到去玩无限的“转圈圈”,另外,现代坦克的控制能力更强,也完全可以做到炮塔精确指向不变,底盘原地转圈,现代坦克的炮塔旋转,大多都是电力驱动,其旋转速度比二战时代的坦克也更快,如德国豹2坦克炮塔转动速度为每秒49度。


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