注册 登录  
 加关注
   显示下一条  |  关闭
温馨提示!由于新浪微博认证机制调整,您的新浪微博帐号绑定已过期,请重新绑定!立即重新绑定新浪微博》  |  关闭

u.s.navy的网易博客

莫斯科不相信眼泪

 
 
 

日志

 
 
 
 

漫谈两栖车辆水上推进方式  

2007-04-21 11:28:29|  分类: 装备科技E |  标签: |举报 |字号 订阅

  下载LOFTER 我的照片书  |

 

[编者按]陆地车辆主要有车轮和履带两种基本推进方式,船舶在水面主要用螺旋桨推进。那么,两栖车辆在水上行驶都有哪些推进方式呢?如何提高两栖车辆水上行驶的速度呢?

车轮划水

车轮划水推进是将轮式车的车轮直接用于水上推进,这是一种最简单、最原始的水上推进方式。陆上的轮式车辆不必改装,仅经过车体密封就可直接下水,用车轮划水推进。

车轮在水中转动时,下半个轮子通过向后划水获得推力,上半个轮子在车辆的“轮窝死水”内“反划水”产生倒推力(也叫内部阻力),同时消耗与下半个轮子相近大小的发动机功率。倒推力抵消部分推力,又消耗了无效功,加上一般单轴驱动,三者都导致车轮划水推进的水上行驶速度大大降低,一般在4~5千米/小时,比人在陆地行走的速度还慢。但它不必改装车辆就可实现水上推进,结构特别简单,成本又低廉,下水不需准备时间,水下划水声音也很小,因此特别适合机动隐蔽、水陆转换方便、速度要求不高的轮式两栖侦察车辆使用。像法国“潘哈德”轮式侦察车、VBL轮式侦察车、英国“狐”式轻型侦察车等。它也适于两栖装甲输送车使用,但低速度还是限制了它的推广。

履带划水推进

履带划水推进是靠下支履带划水产生推力。一般需将上支履带罩住,并加装尾部导流装置。这种推进方式的结构简单,但航速不高、转向半径较大、水上机动性较差。

与车轮划水相比,虽然负重轮直径与车轮直径相差不大,但我们可以将履带看成是一个巨大车轮接地的一段圆弧,履带还将车轮间的不连续段联成连续的可划水段,履带宽度一般又是负重轮挂胶宽度的两倍以上。这样,履带就使轮式车辆的单轴驱动变成全轮驱动了。履带上一定高度的履齿有利于加大划水量,而轮胎上的花纹是为挤出公路路面上的积水,划水效果甚微,以上几方面叠加起来,大大扩大了履带划水表面积和划水量,因而增大了水上推力,能够推动步兵战车和轻型坦克,而且水上推进速度可达到5.5~7.8千米/小时。

此外,只要制动一侧履带就可实现水上转向,转向半径小于车轮推进的转向,转向角速度大于车轮转向,不必另行安装专用转向结构,不必对车辆进行水上改装就可以实现水上推进,结构简单,成本低廉,下水不需准备时间,成为轻型两栖装甲战斗车辆水上推进的主要方式之一。

至于进一步提高履带划水速度,目前人们已经做了很多工作。如将左右翼子板前端的下垂橡胶板改为钢质挡泥板,接受上支履带推水流的冲击力协助推进;改变后悬链履带划水的射流方向,从斜向上射水为水平射水,提高向前的有效推力等。

 

美国LVT系列两栖车辆中有一种最高大的型号,它的上支履带高出地面达2米以上,使上支履带入水时能够处于水面之上,划水时在空气中几乎无阻力地向前移动,也不再消耗发动机功率,其水上行进速度竟能达到13千米/小时,几乎是常规履带划水的两倍。

螺旋桨推进

由于两栖车辆尤其是轮式两栖车辆的车轮划水速度太低,因此从车内引出传动链,在车后下方装螺旋桨,一般装左右两个螺旋桨,以满足水上转向的需要。船舶可装单个大螺旋桨驱动,另外安装一个大方向舵,是因为船舶始终在水中行驶,不必上岸行驶,而两栖车辆车尾空间极其有限,难以安装单个大螺旋桨和大方向舵。这种推进方式机动性较好,但螺旋桨暴露在车外,容易损坏。

螺旋桨推水效率大于履带划水,水上推进速度达7.5~10千米/小时。但螺旋桨推进用于两栖车辆在登陆的水陆转换环节中,常被浅滩的碎石碰坏,或被水草缠住,在陆地上行驶也容易被障碍碰坏,更不能到水网稻田行驶,怕被淤泥粘住不能转动。所以一般只在两栖侦察车、装甲输送车等非战斗车辆上使用。像德国“山猫”水陆轮式侦察车、TPZ-1轮式装甲人员输送车等都采用螺旋桨推进。

螺旋桨推进虽然比车轮划水和履带划水推进速度有所提高,但毕竟在车尾增设了一套螺旋桨及传动,使结构走向复杂,成本增高,而且在陆地、浅水滩容易被碰坏,因而在两栖车辆领域得不到普遍推广。

喷水推进

喷水推进是螺旋桨推进在两栖车辆上应用的结构优化,主要体现在几个方面。首先,将螺旋桨在自由敞开的水环境中的推水方式加以梳理规范,将螺旋桨套上导筒构成水道,防止水流向径向做无效扩散,将无控的推水方式改进为定向喷水方式,将其引向正后方,形成有效推力,从而提高推进效率,增大水上速度,一般能达9~14千米/小时。其次,将带螺旋桨的水道系统全部收入车内,避免螺旋桨在车外被碰坏、缠住或被刮坏。第三,由于喷水水道移入车内以后,车辆在水上转向时从车内水道侧面引出了一个转向前侧方向喷水的转向水道,这使得转向力矩加大,转向角速度提高,转向时间缩短,转向半径减小,从而可以使两栖车辆进行小水面条件下的水上转向。同样也可以用于倒车行驶,即利用两侧转向水道一致向前侧方喷水,推动车辆倒车行驶。车辆若采用螺旋桨推进方式进行水上转向和倒车,必须设立倒档结构,车辆转向的角速度、转向半径、转向时间,以及倒车行驶等性能都会比采用喷水推进方式低一个层次。

 

喷水推进装置由车底部或两侧的进水口、车尾部的出水口、弧形水道和轴流式叶轮组成。当叶轮转动时,将吸入的水从车尾喷出,从而产生反作用力推动车辆航行。喷水口有单喷水口和双喷水口两种形式。单喷水口车辆使用航舵转向;双喷水口车辆采取关闭水门措施,使水从倒车出水口喷出,达到转向目的。喷水推进车辆的转向半径小,可以达到较高航速,也不影响陆上越野行驶,是水陆两栖车辆比较适宜的推进方式。像苏联PТ-76水陆坦克、BMD-3步兵战车、美国LVTP7A1两栖突击车和我国63式水陆坦克等。

然而,采用喷水推进方式时水道及推进器传动装置会占用车内大量的空间,若两栖装甲人员输送车采用喷水推进方式,就会造成乘载人员大幅减少的问题。若水陆坦克和步兵战车采用喷水推进方式也会使车辆外形和车重增大。此外,喷水推进在浅滩两栖冲刺登陆阶段还存在某些不适应的问题。像因怕碎石、淤泥吸进水道,而被迫在接近浅滩前的水面停车,换上陆地档后,再进行履带划水,这样既易被命中,又耽误两栖抢滩登陆的时机和进度。因此,如果能改进喷水推进方式的水道进水位置,并采用高效履带划水方式进行抢滩登陆,作战效果会更好。

浮箱

浮箱与两栖车辆具有与生俱来的不解之缘。车体本身就是最简单、最原始的浮箱,在相当长的时间里,两栖车辆应用浮箱仅局限于产生浮力,浮箱的设置位置也只局限在车辆外轮廓上加装。早期两栖车辆使用的浮箱与船舶一样,在概念上属于封闭式或顶敞口浮箱,共同特点是与水环境接触的表面是船体或车体的固体外壳硬性隔开的,水不能进入浮箱,以保证浮箱排开水所产生的浮力。

为有效利用车辆外轮廓,扩大浮箱的排水容积,人们利用车体两侧行走部分上方的两个窄长空间扩大排水容积。

第一代两栖坦克将车体浮箱设计成上宽下窄的倒品字形,这虽然不会增大水上行驶阻力,但却带来增加上、下、前、后四块装甲钢板重量的缺陷。有的陆地车辆巧妙地用薄板围成两个小浮箱,不仅增大排水量,而且由于浮箱设置在车辆的最外侧,具有较大力臂,能在车辆横向摇摆时有效产生横向稳定力矩。为克服薄板易被击穿的问题,在薄板围成的小浮箱内充填了泡沫塑料,使其实现击穿不进水,又不丧失浮力,而且增强浮箱刚度的能力。

为防止纵横摇摆时从车体顶部进水,在设计浮箱时,应保证车体顶平面以下的排水量大于车重,超出部分的百分比称为浮力储备。当车辆在静水中行驶时,浮力储备应达到20%~30%,在有波浪的动水中行驶时,应保证浮力储备大于50%。封闭式船体的甲板或车体的顶板高出水线的高度为干舷。目前海船的浮力储备已超过50%,所以可在海上安全行驶。而两栖车辆由于受高度限制,一般仅达20%~30%,所以仅能在江河湖泊及沿海几千米内,风浪很小的濒海水域行驶,暂不能到海上或越海(含海峡)行驶。人们将目前大多数两栖车辆归纳为“陆上为主”的两栖车辆,只有极少数两栖车辆能从岸到舰,或从舰到岸,进行输送人员、油料、弹药等工作。这种两栖车辆只能依靠加高、加宽车体,向车外扩展浮箱,以增大浮力储备的办法实现以上功能。因此这只是牺牲陆上性能的两栖运输车辆,而不是真正意义上的海上两栖战斗车辆。

进一步向车辆外轮廓以外扩大车体浮箱容积,以增加浮力的有英国、瑞典等国家。英国曾向车外的上方设置折叠式围帐,这也是一种顶敞口浮箱。瑞典曾向车辆两侧附加钢板浮箱或橡胶浮囊,或向车体前后加长车体。这些向车辆上方、左右、前后扩展浮箱容量的办法,都受到随之而来的增大外形、水上行驶阻力增大引起减速,妨碍水上观察,增大部分的结构可靠性不强等,许多不利因素的限制而难于付诸应用。这也是两栖车辆长期受限于陆上为主、水上低速行驶的主要原因,有的甚至降为渡河措施或克服陆地上水障碍的辅助器材的重要原因。

现有依靠车体为主排水产生的浮力,一般只能满足在江河湖泊生存的需要。为提高浮力储备和进一步向海上生存、行驶发展,人们尝试在不妨碍陆地行驶的情况下,给车辆加设前、后浮箱。前后浮箱提供了相当大的浮力储备,使水线下降,干舷增高。浮力储备加大为增大火力提供了前提条件,因而减小吃水深度,从而减小吃水阻力,并能增大车体长宽比,减小水上形状阻力,提高水上行驶速度。此外,加装前后浮箱还可增长水线长度,减小水上行驶的总倾角。这不仅有利于从海上在接近水平的射角下,击毁敌岸上抗登陆的固定海防工事,并可海上行进间射击,击毁岸上抗登陆活动目标,并且增大纵向行驶稳定性,可谓一机六能。

附加前后浮箱的技术在两栖坦克、步兵战车、装甲输送车和抢救车上采用。空心的前后浮箱里充填高强度泡沫塑料,不仅可增强浮箱的刚度,而且在中弹时可以阻止海水进浮箱,从而使中空式浮箱进化为密闭的填充式浮箱。用薄钢板围成的浮箱比加长车体而增加车重的方式要好得多。当然,单纯加设前后浮箱有以下问题,像影响上陆后进行窄地转向机动,在困难地段难以上岸,伤损后影响浮力储备,局部伤损影响航向控制,损坏车辆水上航态等问题,有待配套的冗余系统加以可靠性保证,这些都期待浮箱进一步发展和浮箱系统的全面完善。

实际上,加设前后浮箱只是创新浮箱的开始。目前科技工作者正在努力发展增设的底敞口浮箱,即扩大应用阿基米德原理,利用底敞口浮箱内存储的气体排开浮箱内的水而产生浮力。除同样可以获得增浮、增干舷、减阻、增速外,还可以在车底变固-水摩擦为气-水摩擦界面,从而大大减小车底在水中行驶的大面积的摩擦阻力,进一步提高水上行驶速度。再如将底敞口浮箱向车内的两侧应用,除获得上述功能外,还能增强海上横向稳定性,不仅能增大海上抗风浪等级的能力,而且还能为海上行进间稳定射击创造前提条件,可大幅减小履带划水的内耗,提高履带划水推进方式的水上推进效率,从而出现一种新的水上推进方式即高速喷水推进方式。

高速喷水推进方式可以将履带划水推进的两栖侦察车、装甲输送车、步兵战车,轻型坦克等两栖车辆的水上行驶速度提高一个数量级。比如在抢滩登陆的浅滩段,传统的喷水推进方式容易从底部进水口抽进泥沙和碎石,这时就很需要高速履带划水推进方式。又如能将不填充泡沫塑料的底敞口浮箱改为充气,进一步发展为充气浮箱,则完全有可能实现水上被敌火力命中时冒气不进水,获得“中弹抗沉性”新概念水上防护性。甚至还可能发展出水上隐身、降噪隐声等系列高技术性能。

从加设前后浮箱开始,两栖车辆发展已从陆上为主走向海洋,同时浮箱的概念、结构、位置,以及功能也随之走向多样化、多功能化。不仅能提供浮力,而且能进一步满足两栖车辆海上行驶、海陆转换,乃至现代海战的更高的要求。浮箱的功能从浮力、浮力储备到减阻增速、车辆纵横稳定、水上行进间射击、车体密封、高效履带划水推进、可靠着滩、抗击风浪等基本功能,展到涉及高技术的水上隐身、降噪隐声、中弹抗沉等众多功能广泛发展,连浮箱本身的结构型式也随之从封闭式、顶敞口、中空式向底敞口、填充式,以及可甩式、充气式等型式广泛进展,成为两栖车辆赖以生存和发展的标志性结构型式。

  评论这张
 
阅读(584)| 评论(1)
推荐 转载

历史上的今天

评论

<#--最新日志,群博日志--> <#--推荐日志--> <#--引用记录--> <#--博主推荐--> <#--随机阅读--> <#--首页推荐--> <#--历史上的今天--> <#--被推荐日志--> <#--上一篇,下一篇--> <#-- 热度 --> <#-- 网易新闻广告 --> <#--右边模块结构--> <#--评论模块结构--> <#--引用模块结构--> <#--博主发起的投票-->
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

页脚

网易公司版权所有 ©1997-2017