Los sistemas de dirección del tanque permiten que un tanque u otro vehículo de vía continua gire. Debido a que las orugas no se pueden inclinar en relación con el casco (en cualquier diseño operativo), el gobierno debe lograrse acelerando una de las orugas, disminuyendo la velocidad de la otra (o invirtiéndola) o una combinación de ambos. Los vehículos semioruga evitan esto al combinar ruedas orientables y orugas de velocidad fija.
Los primeros sistemas de dirección se adoptaron de los vehículos de trabajo con orugas, generalmente usando un embrague para reducir la potencia a una pista, lo que hace que disminuya la velocidad. Estos diseños tienen numerosos problemas, especialmente al subir colinas o correr a alta velocidad, ya que la reducción de potencia hace que la velocidad general disminuya. Suministrar potencia a ambas orugas mientras las gira a diferentes velocidades es un problema de diseño difícil.
Se introdujeron una serie de diseños más avanzados, especialmente durante la Segunda Guerra Mundial , que mantuvieron la potencia en ambas orugas durante la dirección, un concepto conocido como dirección regenerativa . Algunos también permitieron que una de las orugas avanzara mientras que la otra se invirtió, lo que permitió que el tanque girara en su lugar, un concepto conocido como dirección neutral . El primer sistema realmente exitoso fue el diseño de doble diferencial británico de 1924, que fue copiado tanto por Estados Unidos como por Alemania.
La mayoría de los diseños occidentales modernos usan una variación del diferencial doble, mientras que los diseños soviéticos prefieren usar dos transmisiones separadas en una sola carcasa. Los sistemas que utilizan motores eléctricos con controles de velocidad variable se han probado en varias ocasiones, pero no han entrado en un servicio generalizado.
Unidad dual
Una solución al problema de la dirección es utilizar dos trenes de transmisión separados, cada uno con una pista. Esto mantiene la potencia en ambas orugas mientras se conduce, produce una amplia gama de círculos de giro e incluso permite que una oruga se invierta mientras la otra avanza, lo que permite que el tanque gire en su lugar. Esto se puede combinar con frenos para controlar aún más el radio de dirección. [1]
La desventaja obvia de este diseño es el costo y la complejidad de dos trenes de transmisión y el aumento de la carga de mantenimiento que ello implica. Otra es que si un motor falla, el otro no se puede usar para conducir ambas pistas. Ambos problemas se redujeron considerablemente en el caso de la energía de vapor , donde la mayor parte del motor en términos de tamaño y peso es la caldera , y los cilindros que extraen esa energía son mucho más pequeños en comparación. También puede proporcionar una salida variable controlando la cantidad de vapor que se envía a cada cilindro. Es mucho más complejo cuando se usa con motores de combustión interna . [1]
Un problema menos obvio es que es muy difícil mantener un vehículo de este tipo en movimiento en línea recta. Aunque se puede usar un gobernador para garantizar que las dos velocidades del motor sean similares, las cargas en las orugas no serán las mismas a medida que se mueven sobre un terreno diferente, lo que hace que la oruga más cargada disminuya y el tanque gire en esa dirección. Esto hará que el tanque se desvíe al moverse sobre un terreno irregular. Esto no es un problema a velocidades muy bajas, y el sistema a veces se usa en excavadoras y otros vehículos de construcción con orugas. En el caso de los tanques, se necesita una considerable habilidad del conductor y un ajuste constante, incluso a las velocidades relativamente bajas observadas en los primeros diseños. [1]
Los ejemplos de verdaderos sistemas de doble propulsión no son comunes, pero han existido a lo largo de gran parte de la historia de los tanques. Los ejemplos incluyen el tanque medio británico Whippet de la Primera Guerra Mundial , [2] y el M5 Stuart .
Transmisión doble o dirección con engranajes
Un simple paso adelante del concepto de doble propulsión es utilizar un solo motor y dividir la potencia de salida en dos transmisiones. La dirección se logra cambiando la marcha en una pista y no en la otra. Esto reduce la complejidad del sistema de doble propulsión cuando se combina con un motor moderno. También introduce un nuevo comportamiento; la carga adicional en una pista hace que la otra también disminuya. En realidad, esto es una mejora con respecto a la solución de transmisión dual, ya que hace que todo el tanque disminuya la velocidad, no gire hacia la pista cargada. [3]
La desventaja de este enfoque es que las transmisiones de alta potencia son dispositivos propensos a fallas, especialmente en la era de la Segunda Guerra Mundial. También son dispositivos complejos y que requieren mucho tiempo para construirlos y repararlos. Aunque elimina un segundo motor, en comparación con el concepto de doble propulsión, sigue siendo relativamente complejo en comparación con las soluciones que siguen. [3]
Los sistemas de doble propulsión se utilizaron ampliamente desde los primeros días de los vehículos de orugas, incluido el tractor Holt 75, que tuvo un uso generalizado en la Primera Guerra Mundial . [4] Los japoneses adoptaron el concepto en 1925, y todos sus tanques posteriores hasta la Segunda Guerra Mundial lo utilizaron. Los británicos también continuaron usándolo en tanques ligeros como el Covenanter y el Crusader del período de la guerra temprana. El LTH checo también adoptó el sistema, viendo el servicio con los alemanes como el Panzer 38 (t) . [3]
Los soviéticos introdujeron este sistema para su tanque experimental KV-13, y esto llevó a su uso en la familia de tanques IS . Las versiones posteriores introdujeron más engranajes para producir múltiples radios de giro, incluida la inversión de una pista. El T-64 introdujo un nuevo modelo con siete velocidades, y este sistema básico se ha utilizado en el T-72 , T-90 y el Tipo 98 chino . [3] [5]
Freno de embrague
El sistema de dirección de un solo motor más simple en términos mecánicos, y utilizado casi universalmente en los primeros diseños de tanques, era la combinación de un freno y un embrague conectados a los controles de dirección. Los controles eran normalmente un par de manijas verticales, una para cada pista. Al tirar de una manija, se desacopla el embrague, liberando esa pista y haciendo que disminuya la velocidad. El movimiento adicional del mango aplicó cada vez más el freno a esa pista, lo que permitió ajustar el círculo de giro. [3]
La principal desventaja de este diseño es que cuando se aplica la dirección, la potencia del motor se elimina de la pista. Esto hace que el tanque disminuya la velocidad, incluso si no se aplica el freno. Si el tanque está subiendo o en terreno blando, el movimiento hacia adelante puede detenerse por completo. Otra desventaja es que los frenos disipan constantemente grandes cantidades de calor al girar, lo que es muy ineficaz en cuanto a potencia. Los frenos adecuados para conducir un vehículo grande también son impracticablemente grandes. [3]
El freno de embrague fue introducido por los franceses en 1916 durante la Primera Guerra Mundial . La mayoría de los tanques ligeros lo usaron durante las décadas de 1920 y 30, así como algunos tanques más grandes como el experimental británico Vickers Independent y el T-35 soviético . Los últimos diseños importantes en usarlo fueron el T-34 soviético y el Panzer III y Panzer IV alemanes . [3]
Frenado diferencial
Los sistemas de frenado diferencial (o diferencial frenado) quitan los embragues en la pista y agregan un diferencial en la salida de la transmisión. El diferencial permite que las orugas giren a diferentes velocidades sin dejar de funcionar. Luego, la dirección se logra reduciendo la velocidad de una pista con un freno. La ventaja de este diseño es que se mantiene la potencia en ambas orugas incluso mientras se realiza la dirección. Otra ventaja es la absoluta sencillez; el sistema de dirección se conecta directamente al freno y nada más, produciendo una disposición mecánica muy simple. [3]
La principal desventaja, como el sistema de frenos de embrague, es que la dirección disipa el calor a través de los frenos. Sin embargo, a diferencia del sistema de embrague, en este caso todo giro requiere frenado. Esto se puede usar en tanques más livianos, pero la cantidad de energía cinética en tanques más grandes hace que los frenos requeridos sean imprácticamente grandes. Otra desventaja es que el diferencial permitirá que las orugas giren a diferentes velocidades sin importar cuál sea la causa. Esta puede ser la aplicación de un freno, pero también ocurre cuando el tanque se desplaza sobre el terreno; Si un lado del tanque entra en un terreno más blando y reduce la velocidad, el tanque girará naturalmente hacia ese lado. El impulso hacia adelante tiende a contrarrestar este efecto, por lo que es principalmente un problema a bajas velocidades. [3]
El frenado diferencial en realidad es anterior al frenado con embrague en los vehículos de orugas, ya que Richard Hornsby & Sons lo introdujo inicialmente en 1905 en el primer vehículo de orugas del mundo. El freno de embrague se hizo popular solo por su simplicidad mecánica. El frenado diferencial se puede encontrar en muchos tanques más pequeños, especialmente en la era anterior a la Segunda Guerra Mundial. Los tanques británicos comenzaron a usarlos durante la Primera Guerra Mundial y continuaron hasta la Segunda Guerra Mundial . Un ejemplo común fue el Bren Carrier . [3]
Diferencial controlado
Los sistemas de frenado diferencial son esencialmente una transmisión epicicloidal con una sola relación de transmisión fija transmitida a través de piñones locos . El diferencial controlado agrega una extensión al bastidor que sostiene las ruedas locas y pone un freno convencional en esa extensión. Con el freno aplicado, las ruedas locas se bloquean y el sistema funciona como un epicicloidal convencional. Cuando se suelta el freno, las ruedas locas giran, reduciendo la velocidad de rotación en ese lado. Esto hace que la salida de ese lado se ralentice en una cantidad fija. [3]
La ventaja de este diseño es que el freno no se aplica para desacelerar el vehículo, simplemente está apretando el segundo juego de marchas hacia adentro o hacia afuera. Esto significa que no disipa energía, excepto en el breve período en que se aplica o libera. Se puede lograr una dirección más suave mediante la aplicación parcial del freno, pero luego comienza a disipar energía como el diferencial de frenado. La principal desventaja es que solo hay un radio de giro. Al igual que la solución diferencial estándar, estos sistemas también están sujetos a un giro automático cuando se desplaza sobre el terreno. [3]
El sistema fue inventado por Cleveland Tractor Company en 1921 y, a veces, se lo conoce con el nombre de marca registrada Cletrac Differential. Fue utilizado por la mayoría de los tanques franceses en la era de entreguerras, así como en el Grosstraktor alemán . Fue más común en los diseños de EE. UU., Se usó en todas las luces y medios desde 1932 hasta el final de la Segunda Guerra Mundial. Los usos posteriores incluyeron el AMX 13 francés , el Tipo 61 japonés y el APC M113 estadounidense de gran producción . [3]
Diferencial doble
El sistema de doble diferencial más complejo es similar al diferencial controlado en concepto básico, en que controla la velocidad de las orugas controlando la rotación de las ruedas locas. Sin embargo, en este caso se utilizan dos diferenciales completos, uno para cada pista, y las ruedas locas no son controladas por un freno, sino por un segundo eje de potencia, el eje de dirección . [3]
Normalmente, el eje de dirección está conectado al motor directamente, en lugar de la salida de la transmisión. Esto significa que gira a un rango relativamente estrecho de RPM en comparación con el eje de transmisión principal. El eje de dirección se divide en dos ejes de salida a través de un sistema de embrague que permite que las salidas giren hacia adelante, hacia atrás o no giren en absoluto. Un rodillo invierte la dirección en un lado, por lo que siempre giran en direcciones opuestas. [3]
Con el embrague desactivado, para que el eje no gire, las ruedas locas de los dos diferenciales se fijan en su lugar. Esto es como el diferencial controlado con el freno puesto. Cuando se activa el embrague de la dirección, el eje hace girar uno de los juegos de ruedas locas hacia adelante y el otro hacia atrás, lo que hace que una de las orugas acelere y la otra desacelere. [3]
Dado que la diferencia de velocidad de las dos orugas es independiente de la selección de la caja de cambios, esto hace que el efecto de dirección sea menos pronunciado a velocidades más altas; esto significa que el tanque tiene un radio de giro más largo a velocidades más altas, que es generalmente lo que se desea. Sin embargo, el sistema produce solo un radio para cualquier selección de caja de cambios dada. [6]
El sistema es totalmente regenerativo: toda la potencia del motor llega a la oruga a través del eje de transmisión principal o del sistema de dirección; no se pierde energía en frenos o embragues. Además, dado que la energía se alimenta alrededor de la transmisión al sistema de dirección, en algunos diseños el tanque se puede girar incluso cuando la caja de cambios principal no está acoplada. La limitación de esta característica es la fuerza del eje de dirección, que tiene que ser lo suficientemente fuerte para mover el tanque si se desea esta característica, pero de lo contrario se puede hacer más liviano si no es necesario. [6]
Los diferenciales dobles se utilizaron por primera vez en experimentos en Francia a partir de 1921 y se encontraron en muchos tanques pesados de la Segunda Guerra Mundial, incluidos los Tigres alemanes . La adición de una salida continuamente variable usando una transmisión hidrostática se usó en el Char B1 , proporcionando cambios suaves en el radio de giro que eliminó el principal inconveniente del sistema. La baja eficiencia de este sistema significó que no se usara ampliamente, pero la rápida mejora en los acoplamientos de fluidos hidrodinámicos lo hizo común en la era de la posguerra. La mayoría de los diseños de tanques occidentales desde la década de 1960 han utilizado una variación de este diseño, en particular el M60 Patton y el M1 Abrams . [6]
Diferencial triple Merritt-Brown
Este sistema fue ideado por el Dr. HE Merritt , Director de Diseño de Tanques en Woolwich Arsenal , y fabricado por David Brown Ltd.
El triple diferencial es una modificación del doble diferencial, reemplazando los embragues de dirección con un diferencial de freno simple similar a un diferencial controlado. Este tercer diferencial produce cualquier velocidad de salida deseada en el eje de dirección, en comparación con el diferencial doble donde la velocidad del eje es fija. Esta salida acciona las ruedas locas de la dirección de un diferencial doble sin cambios, produciendo una dirección continuamente variable. Tiene todas las ventajas del diferencial doble, mientras que la única desventaja es que el freno del tercer diferencial disipa algo de energía mientras patina, pero esto depende solo de la cantidad de energía que se utiliza para dirigir el vehículo, no de la energía total que se está consumiendo. entregado a las pistas. [6]
El diferencial triple se usó principalmente en tanques británicos en tiempos de guerra y de posguerra, primero en el tanque Churchill y luego en el tanque Cromwell y sus diseños posteriores. Le dio a estos diseños una maniobrabilidad incomparable y la capacidad de escalar que no fue igualada por otros diseños hasta bien entrada la Guerra Fría . La versión básica siguió utilizándose en los diseños británicos hasta el TN 10 del Conqueror y el TN 12 del Chieftain . Este sistema generalmente no se usa hoy en día, a favor de transmisiones hidrodinámicas mejoradas en el doble diferencial, comenzando con la transmisión en el Challenger . [6] [7]
Maybach doble diferencial
El sistema Maybach es esencialmente una versión simplificada del diferencial doble, o más exactamente en términos mecánicos, un diferencial controlado doble. Reemplaza el eje de dirección de avance y retroceso y el sistema de embrague del diferencial doble con un solo eje que gira en una dirección y frena en las ruedas locas. Al igual que el diferencial controlado, los frenos se aplican normalmente para mantener las ruedas locas fijas. Las entradas de la dirección liberan uno u otro freno para hacer que la rueda loca gire y esa pista disminuya la velocidad. A diferencia del diferencial doble completo, el otro lado no se acelera, por lo que el sistema no es completamente regenerativo y, dado que ambos juegos de ruedas locas giran en la misma dirección, no ofrece una dirección neutral. [3]
El sistema Maybach se utilizó solo en un diseño único, el tanque Panther . El estado de la economía alemana de finales de la guerra, especialmente la capacidad de mecanizado y el suministro de materiales resistentes, significaba que solo se podían producir pequeñas cantidades del complejo doble diferencial. Para el Panther, destinado a ser producido en serie, Maybach diseñó la transmisión AK7-200 con una serie de notas de diseño destinadas a simplificar la producción.
Transmisiones electricas
Los primeros sistemas de dirección eran ineficientes y perdían tanta potencia que eran ineficaces para los vehículos pesados. Holt Manufacturing Company (el antepasado de Caterpillar Inc. ) cuyo diseño de orugas influyó en los primeros tanques, experimentó con una transmisión de gasolina y electricidad en su tanque de gas eléctrico Holt . Se utilizó un diseño comparable en el Saint-Chamond francés y, a su vez, se adaptó para ser instalado en un vehículo de prueba de la serie británica Mark II . Ninguno de estos fue particularmente exitoso, aunque se produjeron varios cientos de unidades del Saint-Chamond. [8]
Si bien tuvieron un éxito moderado, estos primeros sistemas eran grandes y extremadamente pesados; el del Saint-Chamond añadió cinco toneladas. [8] [9] Los otros diseños, y los subsiguientes que utilizan un sistema similar, generalmente se descartaron por no ser prácticos. [9]
Algunos de los primeros intentos de nuevas transmisiones eléctricas fueron realizados por los experimentos británicos TOG del período de la guerra temprana y por los alemanes como parte de los experimentos de mitad de la guerra en tanques pesados. El más notable entre los esfuerzos alemanes fue la entrada de Porsche para el concurso que eventualmente produciría el Tiger. [10] El chasis de estos diseños fueron posteriormente convertidos a un número de otras funciones, incluyendo el Elefant (inicialmente "Ferdinand") destructor del tanque . [11] Este estilo de transmisión también se usó en el súper pesado Panzer VIII Maus . En la práctica, el tren motriz de los diseños de Porsche demostró ser incluso menos confiable que el tipo tradicional, y a fines de la era de la guerra el suministro de cobre era demasiado limitado para considerar el uso de tanto en los motores del tren motriz. [12]
Ver también
- Transmisión de dirección transversal
- Dirección diferencial
Referencias
Citas
- ↑ a b c Ogorkiewicz , 2015 , p. 298.
- ^ Fletcher , 2016 , p. 110.
- ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q Edwards 1988 , pág. 47.
- ↑ Ogorkiewicz , 2015 , p. 297.
- ^ "Transmisión para el tanque T-72 y sus versiones" . Construcción de máquinas de Kharkiv Morozov .
- ↑ a b c d e Edwards , 1988 , p. 48.
- ↑ Ogorkiewicz , 2015 , p. 300.
- ^ a b Jackson, Robert (2010). 101 grandes tanques . Rosen Publishing. pag. 9. ISBN 978-1-4358-3595-5.
- ^ a b Smithers, AJ (1986). Una nueva Excalibur: el desarrollo del tanque 1909-1939 . Pluma y espada. pag. 92. ISBN 978-0-436-47520-7.
- ↑ Ogorkiewicz , 2015 , p. 130.
- ^ Carruthers, Bob (2013). Manual sobre las fuerzas militares alemanas . Pluma y espada. pag. 409. ISBN 978-1-78159-215-1.
- ^ Ogorkiewicz 2015 , págs. 300-301.
Bibliografía
- Edwards, Phillip (septiembre de 1988). "Sistemas de dirección de tanques (diferenciales, teoría y práctica)" . Constructor Quarterly : 47–48.
- Fletcher, David (2016). Tanques de batalla británicos: de la Primera Guerra Mundial a 1939 . Publicación de Bloomsbury. ISBN 978-1-4728-1756-3.
- Ogorkiewicz, Richard (2015). Tanques: 100 años de evolución . Publicación de Bloomsbury. ISBN 978-1-4728-1305-3.
enlaces externos
- La dirección de vehículos con orugas enumera la mayoría de estos sistemas junto con diagramas.