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帖子主题:全身都是巧妙设计:带你看懂坦克自动装弹机是怎么回事

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全身都是巧妙设计:带你看懂坦克自动装弹机是怎么回事

自动装弹机是现代战争的需要

想知道自动装弹机是怎么工作的,首先要知道为什么要有自动装弹机。而所谓自动装弹机,顾名思义,就是代替人工,为坦克炮装填弹药的机构。第一代坦克射击的时候,坦克弹药的装填,都是由装填手完成的。其动程序为:根据车长下达的射击命令,选择弹种,从弹药的存放位置取出炮弹,使弹尖朝前对准火炮尾部的弹瞳,然后用力将弹药推入弹膛,关闭炮闩。这样的装填方式需要比较大的作业空间,根据第一代坦克普遍数据,装填手需要坦克内直径不小于0.8米,高度不小于1.6米的空间。而有些坦克从弹药架取下炮弹后还需要将炮弹转位才能使弹尖对准弹膛,这需要的空间就更大了。

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在坦克自动装弹机诞生前夕,世界各军事强国都在追求机械化、自动化。最然自动装弹机的可靠性并不那么理想,但是装配自动装弹机的坦克至少能减少一名成员,所以世界各军事强国不论是否真的运用自动装弹机,在研制工作上都不肯落后。70年代以后,苏联步兵战车和T-72、T-80主战坦克,以及瑞典S坦克、法国勒克莱尔坦克都陆续采用了自动装弹机。

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法国“勒克莱尔”坦克内部设备布置十分讲究,体现了法国设计师高超的设计工艺

对于装填手而言,为坦克装填弹药真不是一件轻松的事,目前世界主流坦克炮口径为120毫米或125毫米,碗口粗的炮弹很容易从满是汗水的手中滑出去,装错弹种和未能用力将炮弹推上弹膛带上炮闩的失误屡见不鲜。

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而最危险的是在车辆行进时的颠簸过程中,安装了引信的榴弹千万不能碰到任何地方,否则很容易车毁人亡。根据测算,装填手仅能够在坦克以25千米/小时以下的环境下准确地将炮弹一把装进炮膛,但这个速度移动的坦克在战场上简直就是反坦克导弹的活靶子。如果长时间作战,装填手要经受体力、心理双重考验,对部队战斗力会造成较大的负面影响。

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坦克的最大速度在实战中意义并不是很大,主要靠的是加速度,而这取决于单位功率(发动机马力÷坦克重量)

除了空间要求大、危险性高,人工装弹的速度也比自动装弹机要慢。根据西方国家测算的结果,手工装填105~120毫米炮弹的速度平均为每分钟6~8发,当采用了自动装弹机以后,T-72坦克的射速达到了每分钟8发,勒克莱尔坦克射速达到每分钟12发。然而令人费解的是,美国M1系列坦克和德国“豹”2坦克仍然保留着人工装填炮弹的方式。

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美国采用人工装填方式并不是技术达不到,而是有着自己独特的战术考量

自动装弹机工作原理

坦克炮自装弹机根据利用能量不同的特点,可以分为四大类、八小类,专业术语直接称之为自动机。再此,我们仅以结构最好理解的后座式自动机举例。

后座式自动机也分为三个小类,共同之处是全部利用火炮发射时产生的后座力提供动能,但对于动能的使用却有三种不同的方法。具体说明为:

炮闩也称炮尾,安装在炮塔内部。坦克不论是自动装填还是人工装填,炮闩都是裸露在外的

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炮闩式后座自动机。这种自动机炮身与炮箱保持刚性连接,利用后座力为炮闩提供动能,从而带动自动机工作,具体步骤为:火炮射击时,发射药筒底部火药爆炸产生的气体推动炮闩在炮箱内后坐,并带出空的发射药筒,多余的动能会压缩复进簧储存能量,当气压散尽、发射结束后,复进簧将炮闩推回炮膛,整个过程结束。而炮闩式自动机根据炮闩的运动特点还能分为自由式和半自由式,其中自由式炮闩的特点是炮闩与身管不连锁,在身管中摩擦运动,这种设计最大的优点是结构简单、理论射速高,最大的缺点是炮闩重,为了弥补这一缺点,有些火炮设计者会设计某种机构阻滞炮闩在运动起始阶段的速度,这被称为半自由式炮闩自动机,由于炮闩式后座自动机容易发生拉断药筒的故障,现在这种设计结构已经基本被淘汰。

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自动装弹机工作流程(整装弹药,推弹杆只工作一次)

炮身短后坐式自动机。这种自动机的炮身和炮闩利用后座力产生的动能带动整个自动机工作,在发射过程中利用开闩机构完成开锁、开闩和抽出发射药筒这一系列步骤。这种结构的最大优点是在射速较高的情况下后座力小。最大的缺点是结构复杂。炮身长后坐式自动机。这种结构的自动机在发射时,炮闩与炮身同时后坐,且后坐距离略大于弹长。复进时,炮闩通过卡锁与炮身脱离,当炮身即将完成复进时,卡锁放开炮闩,由复进簧将炮闩推进炮膛,而复进、开锁、开闩、抽筒这一系列动作则由炮身独自完成。这种设计的优点是后座力小,机械结构比炮身短后坐式自动机简单。但是由于复进距离长,工作时间也就长,所以射速要比其它设计方案低得多。

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自动装弹机的构造

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自动装弹机一般由输弹机、推弹机、抛壳机及控制系统组成。输弹机是将弹药从待发弹舱输送到炮尾装填线上的机构,它包括贮弹舱、传送链、弹匣、提弹机等部件,可以按操作者的要求,自动向炮尾输送所需弹种的弹药。推弹机的功用是将炮弹弹丸和药筒推入弹膛。输弹、推弹机的动力一般由专门电机提供,推弹机有推杆式、链式和滑轮式等不同的结构形式,由于坦克战斗室空间狭窄,一般多采用链式“卷尺”推弹机,它象钢卷尺那样被布置在炮尾的后方。它可以平稳地将弹丸及药筒推入弹膛内。这种推弹机结构简单,占用空间小。控制系统包括操纵台、记忆装置、弹数指示器及各种电磁阀等。

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可以用机械、气压、电子的程序控制或普通的电磁控制装置来完成装弹过程的自动控制任务。抛壳机用于将射击后留下的药筒或弹壳自动抛出炮塔。自动抛壳是坦克实现自动装填的必要条件。一般抛壳窗位于炮塔的后壁上方,按预先规定的程序自动完成开窗和关窗。

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坦克内部弹药布置示意图

对自动装弹机的设计要求

能有效装填大口径炮炮弹,而且自动装填速度应不低于6~8 发/分。根据试验,火炮在一次射击后恢复到装弹位置所需时间约1 秒;输弹机将炮弹输送到装填位置的时间与待发弹舱至炮尾的距离有关,一般为0.5-2秒;装弹入膛时间约1一2秒(整装式弹药的装弹时间较短,分装式弹药的装弹时间较长);精确瞄准约需1秒。

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累计以上时间约等于6秒,所以最大装填速度可达10发/分。能选择弹种。坦克炮弹药的弹种有穿甲弹、爆破榴弹和破甲弹等。装弹机需能按炮长指令从弹舱中选择欲装填的弹种。弹药从弹舱到炮膛的路线尽可能短,转位次数少,机构简单,工作高度可靠。最好当火炮在任意方位时装弹机都能自动装弹。最好当火炮在任意俯仰角时也能自动装弹。按装,弹机高低向装填位置分,装弹机有定角和非定角装填式两种。火炮定角裝填式自动装弹机,是指在某一特定的仰角位置闭锁火炮后,自动装弹机才能装弹。

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火炮非定角装填式装弹机,是指火炮在任何仰角位置,自动装弹机均能装弹,后者比前者在结构上要复杂得多,而且需占用车内较大空间。

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除能自动装弹外,当装弹机出现故障或损坏时,装弹机应能半自动装弹和允许人工装弹。

应有自动抛壳装置。对于可燃式药筒弹药而言,发射后仍剩有一段金属弹底,在射击完毕后,装填下一发炮弹前,应自动将上一发弹的弹底抛出车外。

弹药在坦克内部的布置

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欧洲80年代为坦克设计的尾舱式弹舱,后来这种设计格局成为了尾舱式装弹机的雏形

目前主战坦克火炮的弹药基数约为40~60发,随着火炮口径的加大,一个弹药基数的弹药数有所减少,目前一发弹的长度约为0.85~1m,其质量约为18~22kg,40~60发炮弹及其存放、固定装置的体积共约需1.6~2.4立方米。由于车体炮塔内部空间极为有限,弹药在车内的布置对车辆性能具有重要影响。根据车内空间的大小、弹药取放难易程度、存贮安全和减少弹药爆炸危险等方面的情况布置车内弹药或弹舱。一般车内有三种弹舱:

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坦克内部弹药布置示意图

待发弹舱。它是自动装弹机的组成部分。根据炮长的指令,自动装弹机的取弹/输弹机构可将待发弹舱中的某发弹取出并输往炮尾。

应急弹舱。一般将它设在靠近炮尾的炮塔和车体空间内,以便在自动装置出现故障后,便于乘员取耽弹和进行人工装填。

备用弹舱。可将它设在车体其它部位(如油箱弹架),允许将部分弹药布置和贮存于需要搬动其它部件后才能取出或距火炮较远的位置。乘员可利用战斗间隙将其中弹药补充到待发或应急弹舱中。

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自动装弹机从待发弹舱将弹药输送到炮尾并推入弹膛,以及射击后将空药筒抛出车外的过程。

自动装弹机在坦克内有几种布置方案,第一种是待发弹舱位于炮塔尾部的方案。炮塔有较大的尾部空间,用于布置待发弹舱或输弹机。根据弹舱中弹体与炮尾相对位置的不同,可将弹舱分为纵向排列式、扇形排列式和横向排列式等弹舱。此方案的特点是:

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输弹线路短,自动装弹机结构简单,输弹迅速,容易满足射速要求。

炮塔尾部较大,有利于炮塔的平衡。

弹舱位置高,安全性较差。

炮塔尾部容积较小,贮弹量较少,若只贮存两个弹种弹药,则可增加每种弹的连续射击次数。

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第二种是待发弹舱位于炮塔吊篮外围并采用环形结构。环形弹舱能相对于炮塔吊篮旋转,使其中每发弹均能转到炮尾后方的取弹位置,然后用一转位机构将炮弹弹尖轴线转到与火炮轴线一致的状态,然后推弹入弹膛。此方案特点是,弹药竖直排列在战斗室吊篮范围以外的环形弹舱中,因此容易实现火炮在任何方位都能装弹的设想;弹药竖直排列的环形弹舱占用车体内的许多空间,导致乘员活动空间狭窄,而且环形弹舱隔断了与驾驶室的通道;待发弹舱成环形,可贮存较多弹药。

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第三种是待发弹舱位于炮塔吊篮下方。炮弹成水平放射形排列在弹舱内,而且弹舱可相对吊篮旋转。整个自动装弹机由旋转弹舱、提弹机、推弹机、抛壳机、操纵台、炮弹数量指示器和记忆装置等组成。T-72坦克采用的就是这种弹舱方案。当车长根据目标确定弹种后,即可按下自动装填按钮,使自动装弹机工作。

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火炮自动转到高低装填角度并被闭锁,旋转弹舱转动到相应的位置,将所选弹种送到出弹口,提弹机将炮弹提升到炮尾轴线处,并使弹丸对准弹膛,然后推弹机将弹丸推入弹膛,因其火炮的炮弹为分装式,所以推弹机先推入弹丸,然后再推入药筒。在推入弹丸的同时,将前一发弹的弹壳抛出车外。此方案的特点是,待发弹舱容量大,放置弹药数量较多,可满足连续作战的要求;弹舱(输弹机)在车内最低的位置,不易被敌火力命中,安全性好;弹舱到炮尾的距离较大,必须设置一个提弹机构,动作较复杂,装填时间较长;由于弹舱占去了车内的一定高度,使火炮的最大仰角减小。

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火炮在任何方位均能自动装弹。为简化机构,T-72坦克只能在固定的仰角装弹,即火炮射击后仍需回到固定的装填仰角装弹。

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第四种是外装顶置火炮坦克自动装弹机方案。这种坦克没有常规炮塔,火炮位于车体上方。可将其自动装弹机的待发弹舱设在车体尾部以内(弹药防护得到保证,安全性好),但输弹机构复杂。

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若将待发弹舱设在车体尾部以外,不利于对弹药的防护i但输弹较容易。另外输弹机构必须在将待发弹舱的弹药输送到炮尾的同时使炮弹转位,以便使弹尖轴线对准火炮轴线。这种装弹机较易实现固定仰角装弹。

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坦克火炮弹药装填的自动化,不仅可以使坦克内减少一名乘员,而且自动装弹机占用的车内空间明显小于装填手人工装弹所需的车内空间,从而有利于减小车辆尺寸和重量。随着坦克火炮口径的不断加大,弹药的尺寸和重量也相应加大.人工装弹已日益困难,并极大地影响火炮发射速度,所以自动装弹对提高坦克火炮威力是至关重要的。

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未来的主战坦克都必将采用高度可靠的自动装弹机,而且采用自动装弹机是坦克采用无人炮塔或外装顶置炮的先决条件。

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      2017/5/24 21:50:20

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