坦克裝甲車輛的總體設(shè)計課件

坦克裝甲車輛的總體設(shè)計以坦克自行火炮為代表的戰(zhàn)鬥車輛，是綜合許多技術(shù)產(chǎn)品構(gòu)成的複雜武器系統(tǒng)。在總裝配廠集中成百上千工廠的產(chǎn)品，由成千上萬個零件構(gòu)成的元件、部件和系統(tǒng)互相配合，來實現(xiàn)多方面的性能。如何解決各種部件、性能和製造之間存在的許多錯綜複雜的矛盾，以獲得各部分比較完善協(xié)調(diào)、具有突出優(yōu)良性能的武器系統(tǒng)。因此在具體設(shè)計各部件之前，首先就要進行總體設(shè)計。3．1總體設(shè)計的任務(wù)和工作內(nèi)容總體設(shè)計的主要任務(wù)，是根據(jù)戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求和技術(shù)、生產(chǎn)可能性，衡量取捨，統(tǒng)一矛盾，提出在一定條件下的最適當?shù)淖罴芽傮w設(shè)計方案。據(jù)此擬定部件的類型和相互間的組成關(guān)係，組織指導(dǎo)和配合各部件設(shè)計來實現(xiàn)方案，協(xié)調(diào)各矛盾，設(shè)計出整個機動武器系統(tǒng)。最後在試製、試驗後修改設(shè)計直到定型?？傮w設(shè)計追求的目標用適當?shù)某叽绾椭亓浚啽憧煽康慕Y(jié)構(gòu)來實現(xiàn)盡可能高的性能，以達到將來能在戰(zhàn)場上發(fā)揮最大作用的目的。設(shè)計為了製造，製造為了使用,所以低成本和高可靠性達到高性能是設(shè)計追求的目標總體設(shè)計與各零部件的關(guān)係總體設(shè)計是設(shè)計的全局，對整個設(shè)計、製造和性能具有決定意義?？傮w設(shè)計指導(dǎo)各部件設(shè)計而又決定於各部件，基於各局部而又高於各局部。從全局著眼來選擇提出各部件技術(shù)的條件，再用技術(shù)研究較成熟的部件來構(gòu)成總體?？傮w設(shè)計思想總體設(shè)計要照顧設(shè)計、製造和使用各方面；照顧各項性能指標的合理應(yīng)用和各個部件的有機協(xié)調(diào)，也涉及到其他技術(shù)領(lǐng)域和各工業(yè)部門的協(xié)作。總體設(shè)計要求有深廣的知識面，涉及戰(zhàn)術(shù)使用、製造技術(shù)、生產(chǎn)管理、基礎(chǔ)技術(shù)理論、結(jié)構(gòu)原理、技術(shù)發(fā)展、經(jīng)濟成本、市場供應(yīng)多方面，特別是對技術(shù)實質(zhì)的把握判斷和卓越的創(chuàng)造能力?？傮w設(shè)計是一個大概念，從設(shè)計範圍有大有小，任何一件產(chǎn)品都涉及到總體設(shè)計思想，我們過去在學(xué)制圖的零件設(shè)計時也涉及到總體設(shè)計，例如主視圖如何選定，需要幾個視圖，需要什麼樣的剖視、需要什麼材料、需要什麼處理方法、需要如何標注、選定什麼樣的公差和表面要求等，這無形中就表現(xiàn)了一種總體設(shè)計的思想。我們拿到一個小的機構(gòu)或部件，同樣要分析機構(gòu)或部件的功能和作用，適用條件和適用環(huán)境，選用什麼樣的零件、多少零件、來完成本機構(gòu)的功能，需要什麼附加條件、注意事項、工藝要求等等也同樣體現(xiàn)總體設(shè)計的思想；只不過對於坦克、自行火炮這樣的大系統(tǒng)所涉及的內(nèi)容更大更加複雜，需要考慮的問題更加綜合，更加系統(tǒng)，更加仔細?？傮w設(shè)計需要一個團隊對於一個龐大的武器系統(tǒng)，任何一個人員都無法獨立完成，需要一個團隊，涉及各方技術(shù)骨幹，在統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)下形成一個總體設(shè)計組。由總設(shè)計師、副總設(shè)計師和分系統(tǒng)總設(shè)計師以及成員構(gòu)成。對人員素質(zhì)的要求1、足夠的熱情2、專業(yè)的知識3、良好的學(xué)習能力4、領(lǐng)導(dǎo)能力和協(xié)調(diào)能力坦克自行火炮總體設(shè)計工作內(nèi)容1．明確消化戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求和任務(wù)2．部件選型和採用新技術(shù)3．設(shè)計總體方案和各部件的佈置。4．方案的分析、審查和確定。5．總體佈置和部件協(xié)調(diào)。6．擬定有關(guān)技術(shù)檔，做好技術(shù)準備。7、指導(dǎo)工程設(shè)計總體設(shè)計需要掌握和瞭解許多相關(guān)的技術(shù)和具有豐富的實踐經(jīng)驗。這裏只對技術(shù)有關(guān)的內(nèi)容作一介紹希望能對同學(xué)有所幫助，可起到拋磚引玉的目的。3.2發(fā)動機的選擇一、一般選擇發(fā)動機是坦克裝甲車輛的心臟之稱，對車輛的性能影響很大。具有適用的優(yōu)良發(fā)動機，是設(shè)計出優(yōu)良車輛底盤的前提，而底盤又是安裝一切戰(zhàn)鬥和作業(yè)裝置的前提。車輛設(shè)計之前，對已有發(fā)動機需要進行選擇，沒有完全合適的發(fā)動機，則應(yīng)預(yù)先提出設(shè)計或改進要求。對發(fā)動機及其附屬系統(tǒng)組成的動力裝置的主要要求是：動力性能(包括功率和扭矩特性、冷起動和加速特性、能在低速和高負荷的廣泛範圍工作等)、單位功率大、體積小、品質(zhì)小、所使用的燃料、耗油、能在各種氣候和環(huán)境條件下長期可靠工作、壽命長、噪音小、造價低、保修及拆裝方便等。柴油機與汽油機。蘇聯(lián)在二次大戰(zhàn)時首先選定專用柴油機，在具有同樣容量的燃料時，車輛最大行程是汽油機的1.3—1.6倍。在戰(zhàn)場上也不易著火，沒有電火花影響通訊和電子裝置。一般重型車輛採用柴油機。在擁有大量汽車的一些炮兵或步兵部隊中，為了後勤簡便和與汽車通用，也有採用汽油機的裝甲車輛。有的輕型履帶車輛也採用大量的民用發(fā)動機及其傳動裝置。發(fā)動機水冷與風冷。水冷發(fā)動機工藝要求較低、成本較低、容易防止局部過熱、機體表面的溫度較低、噪音較小、水上行駛和潛渡時有可能利用車外的水來冷卻。水冷式冷卻系比較容易損壞和漏水，水垢多，冬季停車還需放水。風冷發(fā)動機的整個動力部分所占體積小、品質(zhì)小。冬季使用方便不需放水，有利於在缺水地區(qū)使用?？煞乐拱l(fā)動機過熱，可靠性高。.

發(fā)動機的氣缸排列形式。常用有以下幾種形式：直列氣缸發(fā)動機。在一般缸徑時的功率不夠大，缸數(shù)（4缸）過多會使機體過長。常用於民用車輛。對置活塞發(fā)動機。高度影響車體高度，活塞頂和燃燒室的熱負荷大，導(dǎo)致殼體和缸套易裂紋。它和臥式對置發(fā)動機都較難於再繼續(xù)加大功率。V形結(jié)構(gòu)發(fā)動機。包括許多輕型車輛也如此。V形夾角一般為90°或60°，缸數(shù)多數(shù)是12缸，也有8缸的。形成緊湊的整體?，F(xiàn)在發(fā)展趨勢，發(fā)動機不但與傳動裝置組裝為一體冷卻裝置(風扇、散熱器)和空氣濾清器等也都固定為一體。這樣結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠性高，整體拆裝和調(diào)整也方便二、提高發(fā)動機功率和指標問題現(xiàn)代坦克典型動力為V形12缸水冷四衝程的多燃料壓燃發(fā)動機。近年以來幾種主戰(zhàn)坦克發(fā)動機都達到1100kW，其性能如表3—1所示。進一步有可能發(fā)展提高到1300kw。重要問題是現(xiàn)在發(fā)動機已占坦克品質(zhì)的4—5％及車內(nèi)體積的10％，而連附件在內(nèi)的動力裝置則占全車品質(zhì)的10％左右及體積的30—40％，難於容許進一步增大。特別是體積的增大使車體增大，會導(dǎo)致裝甲車體質(zhì)量更顯著的增加。由於四衝程發(fā)動機的功率P是隨下列因素而定的式中V——活塞移動的排量，l；

n——發(fā)動機轉(zhuǎn)速，r／minJ

——平均有效壓力，bar（kw）如果增大V來提高功率，將導(dǎo)致發(fā)動機尺寸增大。如果提高轉(zhuǎn)速，受活塞運動速度的限制。這個速度目前平均為11一12m／s、最高為15m／s。這涉及潤滑技術(shù)和燃燒速度問題因此，最主要的辦法在於提高平均有效壓力，而其主要措施，就是進氣增壓。20世紀60年代一般多採用機械增壓器，進行壓比為1一2的中增壓。20世紀70年代多採用帶進氣中冷的廢氣渦輪高增壓，一般壓比2—4?，F(xiàn)在主戰(zhàn)坦克發(fā)動機主要指標的發(fā)展情況。約為單位體積功率不小於800—1000kW／m3：，比品質(zhì)1．5—2kg／kW以下，燃油比耗量(額定)在240g/kwh以下。燃氣輪機正式採用燃氣輪機是1980年開始裝備部隊的美國坦克，以及蘇聯(lián)的T—80坦克。燃氣輪機有以下優(yōu)點：1．機件無往復(fù)運動，比往復(fù)活塞式發(fā)動機平穩(wěn)，振功小。2．扭矩—速度特性雖不如蒸汽機和電動機，但比汽油機和柴油機好，適用於車輛。3．主要是不需要散熱器，無迴圈水泵驅(qū)動功率，也不需水冷風扇功率。柴油機的冷卻風扇消耗功率約為發(fā)動機功率的12一14％，燃氣輪只需要4％左右。4．體積小、品質(zhì)輕。燃氣輪機本身的單位體積功率約為柴油機本身的一倍，而比品質(zhì)則只一半左右。5、結(jié)構(gòu)簡單、零件少．要求保養(yǎng)較少。6、要求燃料不嚴，低於多燃料發(fā)動機的要求。7、噪音可以較小，排氣沒有明顯黑煙。8、冷起動容易和迅速。燃氣輪機的缺點：1、油耗大，低速性能不好2．燃氣輪機不能有效地進行怠速旋轉(zhuǎn)3．燃燒空氣耗量為柴油機2倍4．成本價格比柴油機約貴一倍3．3武器選擇不同戰(zhàn)鬥車輛的武器隨作戰(zhàn)目的不同而可能不同。有些裝甲車輛的武器只要求對付有限的目標，或只進行自衛(wèi)。自行火炮通常為提高某一武器的機動和防護能力而與車輛結(jié)合。坦克是具有多用途目的的戰(zhàn)鬥車輛，需要很好地選用武器才能很好地發(fā)揮作用，下麵以坦克為例進行分析。一、對武器的一般要求坦克需要完成多種作戰(zhàn)任務(wù)，對坦克主要武器的主要要求是威力大，能摧毀或壓制戰(zhàn)場上的各種目標，包括有生力量、各種武器及火力點和野戰(zhàn)工事、火箭發(fā)射場，特別是能對付敵坦克和其他裝甲車輛，以及對付遠距離的低空直升飛機；射程遠，能在2km左右距離對敵裝甲目標作戰(zhàn)，並能保證高的射擊精度和發(fā)射速度；命中後應(yīng)具有高度的作用效力；操作應(yīng)該方便、工作可靠，輕巧；發(fā)射裝置和發(fā)射物的成本都低等。對武器的威力要求1．火炮設(shè)計突出穿甲威力的最佳參數(shù)性能，以長桿式超速脫殼穿甲彈為主要彈種。兼顧殺傷、爆破威力。能發(fā)射各種不同的彈藥包括炮射導(dǎo)彈等對武器的精度要求2．強調(diào)立靶密集度和直射距離、彈丸出炮口瞬間的動態(tài)彈道正確，和系統(tǒng)反應(yīng)時間快等要求，將地面散佈和最大射程作為次要目標。因此，要求火炮起落部分自然平衡、不需要平衡機機構(gòu)，發(fā)射時間短、炮身射擊振型最佳、射擊後坐部分合力矩不變向，需要發(fā)展炮管熱護套、炮口校正之類的特殊裝置。對武器的後坐及空間要求3．火炮後坐應(yīng)滿足坦克內(nèi)部空間狹窄、緊湊的要求，例如後坐距離常要求在300一500mm內(nèi)，後坐阻力必須打破火炮通常的對車輛重力的比例限制。常採用少量液體的高壓駐退，總體佈置適於降低炮塔和保證俯仰角、適於減小車內(nèi)長度和減小座圈直徑。火炮佈置方案要盡可能地緊湊。後面需要防危板，自動閉鎖裝置等。其他要求4．為保證密閉的車內(nèi)少受污染，要求有炮膛吹氣或抽氣裝置、裝填過程的盡可能自動化，包括供彈機、推彈機、拋殼機等以提高發(fā)射速度和提高戰(zhàn)術(shù)機動性。二、線膛炮或滑膛炮的選擇蘇聯(lián)T—62坦克開始使用115mm口徑的滑膛炮後，各國稱讚其優(yōu)點，同時也評議其遠距離射擊精度差。十幾年後蘇聯(lián)發(fā)展125mm滑膛炮。聯(lián)邦德國、美、法、日各國20世紀80年代的新坦克也部採用了120mm滑膛炮，這幾乎已成為西方坦克的標準武器。現(xiàn)只有英國仍堅持採用120mm線膛炮?；排c線膛炮的特點分析：1、旋轉(zhuǎn)性。不適合發(fā)射破甲彈2、速度降。旋轉(zhuǎn)彈好3、精度。旋轉(zhuǎn)彈好4、長徑比。滑膛好5、熱損失?；藕?，吸熱面積小6、初速?；鸥吣壳鞍l(fā)展趨勢：坦克炮採用滑膛，榴彈炮採用線膛。三、口徑問題現(xiàn)在許多觀點認為．今後主戰(zhàn)坦克火炮口徑不會再進一步加大，其理由歸納如下：1．坦克車體寬度和座圈直徑不能再加大，限制採用更大尺寸的火炮。2．隨口徑d增加，炮和彈的品質(zhì)將以d3的關(guān)係增加，彈藥基數(shù)則相應(yīng)減少。而坦克品質(zhì)發(fā)展已接近或達到50一60t的極限，難以容許炮和彈的品質(zhì)再增加，也難於容許發(fā)射時後坐阻力的再增加。3．在一定炮身長度的條件下，小口徑時穿甲彈威力與口徑d成正比關(guān)係。d超過100mm，威力逐漸與d的1/2次方成比例，因此，再加大口徑可能得不償失。4．從穿甲威力看，由於提高的途徑和方法多，以120—125mm口徑為基礎(chǔ)的改進潛力尚大，特別是在彈的發(fā)展上更是如此。在今後相當時期內(nèi)，能滿足需要。儘管歷史上已不止一次出現(xiàn)坦克火炮口徑不會再增加的預(yù)言，但口徑的比賽仍不斷在進行，其中蘇聯(lián)一直以5—10mm的口徑優(yōu)勢領(lǐng)先於西方。只要矛盾對立面的裝甲要全力發(fā)展以阻止彈丸穿透，彈丸就會盡一切努力發(fā)展來穿透裝甲。現(xiàn)在已經(jīng)為未來坦克炮的發(fā)展提供了新條件。1．現(xiàn)在已廣泛採用的自動裝彈機構(gòu)，避免了人工裝彈節(jié)省了一定的空間。2．現(xiàn)在正積極發(fā)展的頂置火炮的方案，沒有炮塔限制火炮尺寸及後坐距離。3．現(xiàn)已試驗成功不妨礙翼穩(wěn)脫殼穿甲彈的高效率炮口制退器。所以，今後口徑可能會向140或145mm繼續(xù)發(fā)展。目前發(fā)展趨勢已經(jīng)趨同，目前坦克炮採用120、125為宜，榴彈炮採用105、122、152、155mm為宜。四、新型火炮和彈藥的發(fā)展1．拋射導(dǎo)彈2．末端制導(dǎo)炮彈3．榴霰彈（xiandan）4．末敏彈5．液體發(fā)射藥技術(shù)6．電磁炮7．鐳射武器1．炮射導(dǎo)彈炮射導(dǎo)彈。利用火炮發(fā)射推力將導(dǎo)彈發(fā)射出去，在利用制導(dǎo)裝置將導(dǎo)彈導(dǎo)向目的地，與炮彈相比，具有射程遠、命中精度高、殺傷威力大等優(yōu)點。制導(dǎo)裝置與火炮同屬於一個發(fā)射平臺目前我國已經(jīng)成功應(yīng)用於部分裝備2．末端制導(dǎo)炮彈末端制導(dǎo)炮彈?；鹋诓挥米鋈魏巫儎樱拖癜l(fā)射普通炮彈時一樣，把此未制導(dǎo)炮彈送到目標附近的上空，此時飛行的炮彈就和普通炮彈一樣按火炮賦予的彈道自由飛行，只是在靠近目標一定範圍內(nèi)，在彈道飛行的未段利用鐳射照射目標開始制導(dǎo)的，故簡稱末制導(dǎo)炮彈。特點是制導(dǎo)裝置與火炮不在同一平臺，此種未制導(dǎo)炮彈集中了火炮初速高、飛行時間短、彈丸飛行的大部分時間無制導(dǎo)靠自然彈道飛行、不會受到外來干擾、導(dǎo)彈能改變飛行彈道追蹤目標以及命中精度高等優(yōu)點。3、榴霰彈榴霰彈。針對特種目標發(fā)射不同榴霰彈。例如反武裝直升機彈種可能取得發(fā)展和裝備。在2000m以遠目標附近幾十米處引爆的霰彈，只需要稍微接觸及螺旋槳就能將它擊落。4、末敏彈末敏彈是末端敏感彈藥的簡稱。這裏，“末端”是指彈道的末端，而“敏感”是指彈藥可以探測到目標的存在並被目標啟動。所以，末敏彈就是在彈道末端能夠探測出裝甲目標的方位並使戰(zhàn)鬥部朝著目標方向爆炸的炮彈?，F(xiàn)已裝備到155毫米自行火炮和多管遠程火箭炮。該彈採用複合型敏感裝置，其戰(zhàn)鬥部為自鍛破片戰(zhàn)鬥部，用火箭炮發(fā)射的末敏彈每發(fā)含6枚子彈，可直接對敵坦克發(fā)起頂攻擊。5．液體發(fā)射藥技術(shù)利用液態(tài)火藥的發(fā)射技術(shù)液體發(fā)射藥的能量密度高，裝填密度大、燃燒溫度低、炮膛燒蝕小、排煙少。它可將初速提高到2000m／s以上。不用藥筒，發(fā)射藥在車內(nèi)的佈置方便，有利於實現(xiàn)自動裝彈。射速和彈藥基數(shù)都可以提高。據(jù)美國用105mm炮和155mm炮試驗，其穩(wěn)定性和點火及控制燃燒問題在不久將來可望解決。它將對火炮和坦克總體佈置都帶來相當?shù)淖兓?．電磁炮電磁炮。在各實驗室多次將小品質(zhì)彈丸加速到4000—20000m／s，原理上沒有障礙。彈丸加速度與直線直流電動機所需暫態(tài)大電流的平方成正比，因而電源的技術(shù)難點如正在取得突破的超導(dǎo)體等解決後，前景很吸引人。其加速均勻，發(fā)射無聲。短期不可能成熟，裝車問題也有困難。7．鐳射武器鐳射武器前景光明，但在坦克上採用為時尚遠。它初期只能攻擊飛機、導(dǎo)彈等薄殼目標。鐳射致盲武器較容易，但目前還不可能代替主要武器。3．4總體方案佈置在安排坦克的三大性能，選擇主要部件，初步形成輪廓的、原則的方案以後，需要進一步明確車內(nèi)的佈置和整車的外形，使方案逐步具體化。佈置的原則是力求完善地實現(xiàn)戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求，突出主要性能水準，而不出現(xiàn)重大的缺點。以乘員發(fā)揮戰(zhàn)鬥作用為中心，結(jié)合技術(shù)可能性，考慮坦克乘員人數(shù)及其分工來佈置坦克，可以有多種佈置方案。1、乘員配置圖（a）是現(xiàn)代大多數(shù)坦克所用的乘員佈置方案，即駕駛員位於車體內(nèi)，而其餘的戰(zhàn)鬥員位於炮塔內(nèi)。駕駛員在前，不隨炮塔回轉(zhuǎn)，便於觀察前方道路。車長位於炮長後上方，便於環(huán)視戰(zhàn)場，而炮長著重觀察炮口所指的方。圖(b)是英國坦克的佈置方案，實質(zhì)與圖(a)相同。西方火炮設(shè)計的裝填手在炮左側(cè)，開閂和送彈入膛需用右手。車長和炮長即在炮的右側(cè)。英國坦克更因公路交通規(guī)則是靠路左行駛，因而駕駛員在車內(nèi)右側(cè)才便於超車和匯車。圖（c）是採用自動裝彈機構(gòu)省去裝填手的三個乘員的佈置方案。這裏的駕駛員居中，便於同樣照顧左、右轉(zhuǎn)向。圖（d）是全部乘員集中在炮塔內(nèi)的方案，曾為美德合作研製的MBT-70坦克所用，這種炮塔尺寸大。駕駛員和乘員一人兼顧，若採用自動裝彈機，並繼續(xù)簡化火炮的瞄準、射擊等操作，將乘員的工作儘量可靠地自動化，就可能減少全車乘員為2人，其他方案2、空間配置從坦克的內(nèi)部空間來區(qū)分，一般大致可劃分為駕駛室、戰(zhàn)鬥(或載員、作業(yè))室、動力室、傳動室共四個空間。駕駛室內(nèi)主要有駕駛員、操縱裝置和一些儲存物等。戰(zhàn)鬥室內(nèi)主要有戰(zhàn)鬥員、武器和火控裝置等。動力室以發(fā)動機為主、傳動室以傳動及其操縱裝置為主。發(fā)動機和傳動後置方案這是最典型的總體佈置形式，為二次世界大戰(zhàn)以來大多數(shù)中、重型或主戰(zhàn)坦克以及較多的輕型坦克所採用。動力和傳動裝置在後比較集中，駕駛員在前較便於觀察道路。戰(zhàn)鬥室約占車體長度的l／4左右。駕駛員只需要駕駛室的部分寬度，其餘空間可作為放置油箱、彈藥、儀錶、蓄電池等使用。這種方案的優(yōu)點：a．駕駛室較寬敞和合理，便於觀察和駕駛。b．車首沒有傳動部件，裝甲可以較傾斜有利於防護。c．較易於保證駕駛室、戰(zhàn)鬥室的密封，有利於“三防”。d．冷卻進氣的百葉窗不影響戰(zhàn)鬥室，比較容易保證戰(zhàn)鬥需要。e．主動輪在後比較安全，被擊毀的機會少。f．冷卻風扇、散熱器通道能較合理地安排，動力部分的風扇也可以冷卻傳動部件。e．動力和傳動室足夠?qū)挻蟊沆栋才?。發(fā)動機後置、傳動前置方案這種方案的特點是操縱和傳動部分混在一個空間，這種方案存在著對應(yīng)於前面方案優(yōu)點的一些缺點，突出的缺點是傳動軸穿過戰(zhàn)鬥室，使需要回轉(zhuǎn)的戰(zhàn)鬥空部件位置被迫提高，因而使車體大，並引起車輛品質(zhì)大幅增加。這類方案的特點：1．當車輛品質(zhì)較輕、前裝甲不太重時，動力和傳動裝置分別佈置在前後兩端，整個車輛總懸置於懸掛裝量上，容易得到縱向的平衡。2．駕駛室與傳動室的長度重疊，可以縮短車長，減輕車體品質(zhì)。戰(zhàn)鬥室的長度可能擴大到車長的2／5左右。3．戰(zhàn)鬥室方案的位置相對後移，炮口伸出車體的長度減短，利於改善通行。但是炮口影響嚴重。4．傳動操縱拉桿簡便可靠，便於調(diào)整。5．車內(nèi)可以接近傳動及操縱部件，排除故障可以不出到車外。6．發(fā)功機和傳動部件分置在前後端，車輛繞橫軸的轉(zhuǎn)動慣量較大，縱向角振動週期增長，有利於提高在行進間射態(tài)的精度和改善乘員的工作條件。發(fā)動機前置、傳動後置方案這種方案最大的優(yōu)點是風冷發(fā)動機的本身或冷卻水散熱器的佈置，便於在車輛前進時得到迎風冷卻?？梢怨?jié)省風扇功率，減輕、減小及簡化風扇及其傳動機構(gòu)。傳動後置即驅(qū)動輪在後，有利於越野輪式車輛上坡時發(fā)揮牽引力。這對履帶車輛的關(guān)係不大。迎風冷卻需要在前面開窗，這是防護所不允許的。傳動軸穿過車輛中部。發(fā)動機占去駕駛員觀察道路的前端位置，迫使乘員和駕駛員位置升高，這也不利於防護，因此這種方案較符合於車身採用梁式構(gòu)架的履帶式非裝甲車輛的需要，其駕駛室和車廂類似汽車。所以用於一些非裝甲的牽引車和越野車輛的方案。發(fā)動機和傳動前置方案所有的履帶式裝甲輸送車和步兵戰(zhàn)車、多數(shù)現(xiàn)代自行火炮和輕型坦克，以及少數(shù)主戰(zhàn)坦克採用這種方案。這類佈置方案共有的優(yōu)點：1．動力、傳動、駕駛室在長度上結(jié)合，得到最短，也是最輕的車體和最大的後部空間。2．可用空間在後，寬敞完整，便於改裝成各種變型車，成為系列車族，可降低成本，便於通用。3．有可能在車內(nèi)接近發(fā)動機、傳動和操縱部件，戰(zhàn)場上排除故障可以不出車外，以減輕危險。4．炮口伸出車體更短，有利於通行。5．適用於後部開門，對乘員出入安全和方便。這類方案的缺點：1．發(fā)動機和傳動部件的溫度、噪音、氣體、振動等對乘員的影響較大，隔板長度大而曲折，不利於密封三防。2．較厚的前裝甲和發(fā)動機及傳動部件都集中在前，車輛易於前重後輕，不平衡，特別是較重的主戰(zhàn)坦克更易發(fā)生這種情況。3．為拆裝發(fā)動機和傳動部件，必須在前裝甲上開大窗口做成可卸甲板。冷卻系若也在前面佈置，也要求進出空氣的大百葉窗。這都影響強度和防護。4．發(fā)動機、傳動和駕駛室密集緊湊，保養(yǎng)維修不方便，缺少戰(zhàn)鬥室以外的彈藥和油料儲存空間。發(fā)動機冷卻系等也難於合理佈置。5．在向前的主要方位上，火炮的俯角可能受到限制，為此增加炮塔高度將增加防護的正面積，也會增加品質(zhì)。6．乘員在車尾，行進間的振幅較大，影響射擊和易於疲勞。3．5駕駛室的佈置駕駛室佈置的一般要求和佈置方案1、駕駛環(huán)境滿足不同身材的駕駛員要求操縱機構(gòu)能有調(diào)整的餘地，滿足不同身材的要求2、便於觀察和行車在開窗和閉窗兩種情況下的駕駛員對外視界要開闊清楚，死角或盲區(qū)小。3、滿足人機工程要求駕駛員空間和座椅舒適，操縱機構(gòu)方便，迅速。4、創(chuàng)造良好的駕駛環(huán)境提高駕駛效果良好的隔震降噪措施，內(nèi)部環(huán)境污染等5、進出方便迅速出入方便，開關(guān)門方便自如等3．6戰(zhàn)鬥室的佈置戰(zhàn)鬥車輛的動力、傳動、駕駛室在一定意義上是為戰(zhàn)鬥室服務(wù)的。在戰(zhàn)鬥室，戰(zhàn)鬥員在通訊聯(lián)絡(luò)、指揮車輛前進、觀察戰(zhàn)場搜索目標、測定目標距離等工作之外，關(guān)鍵的是圍繞武器進行供彈裝填、瞄準修正射擊等戰(zhàn)鬥活動。戰(zhàn)鬥室的佈置方案也是決定武器系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵。這是我們研究的重點內(nèi)容。一、車體寬度和炮塔座圈直徑為能在防護下向四周進行俯仰瞄準，機動地射擊所有方位的目標，將火炮和機槍安裝在位於車體頂部的座圈上的回轉(zhuǎn)炮塔上。為免火炮射擊後坐時座圈回轉(zhuǎn)或方向機構(gòu)承受大負荷，火炮常居座圈中心線上，或偏一個小距離。這樣，戰(zhàn)鬥人員位置常在炮塔下座圈內(nèi)火炮兩側(cè)的空間處。這是至今一至採用的基本佈置方案。有的火炮要求360度旋轉(zhuǎn)並具備一定的高低射界，有的火炮則要求高低射界範圍大但是方向射界小，有的則要求方向和射界都比較大。過去一些自行火炮、殲擊坦克不要求用座圈，而將火炮安裝在車體前部可以在有限方位左右擺動的炮框上。這種方案現(xiàn)在已很少採用。現(xiàn)在有的火炮採用座圈但是不要求360度旋轉(zhuǎn)。大部分火炮是要求360度旋轉(zhuǎn)的。坦克戰(zhàn)鬥室最基本的兩個尺寸是車體寬度和座圈直徑?；鹋谝诙S支點上前後平衡，炮尾在車內(nèi)既要隨俯仰上下，又要隨炮塔的回轉(zhuǎn)而運動。炮尾有一個發(fā)射時的後坐距離，開閂裝彈也需要長度空間。因此，車體寬度和座圈尺寸應(yīng)該儘量允許在炮塔轉(zhuǎn)向任何方向和火炮在任何俯仰角度時都能裝彈和射擊。車體越寬，座圈越大總體佈局越方便表3—11是不同坦克隨火炮口徑的大小，在有限的車體寬度上設(shè)置大直徑座圈的情況。為能在一定車體寬度上加大座圈，有些坦克將履帶運動高度之上的側(cè)裝甲向外傾斜，或焊接弧形裝甲來局部加寬車體。如圖3—28所示。T—62車體兩旁的弧形裝甲向外突出370mm，長達1900mm，座圈直徑也是各種坦克中已知最大的。由於它的座圈直徑大，當炮尾(有拋殼裝置)運動圓弧達R2074mm時，其耳軸距塔裙高度也只有189mm。大座圈的特點：火線高低、總體高度低，人員空間大。但佔用寬度大，需要增加特別支撐，後來T—72坦克採用帶自動裝彈機的125mm火炮，戰(zhàn)鬥乘員減少到2人，座圈直徑減到1925mm，相應(yīng)炮塔也比較小?？梢娮χ睆讲坏c火炮口徑及其炮尾、後坐長度等有關(guān)光也與座圈內(nèi)乘員人數(shù)有關(guān)。我國對座圈制定了專用的國軍標GJB1251-91規(guī)定了裝甲車輛炮塔尺寸系列可供設(shè)計時參考。炮塔座圈齒圈節(jié)圓尺寸系列有：1020、1260、1500、1840、2100、2280、2260mm8種規(guī)格其中最常用的外圈回轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)圖如下二、炮塔最小尺寸的決定決定車輛總體方案的外形尺寸需要炮塔基本尺寸，這也是炮塔設(shè)計的基本依據(jù)。為了加強防護和減輕品質(zhì)，炮塔應(yīng)該在保證火炮高低射界和乘員觀察及操作方便的條件下，力求外形矮小。近代坦克在加大火炮的情況下，出現(xiàn)了一些鑄造的接近半球形的較小的炮塔。但間隙裝甲、複合裝甲等的應(yīng)用，又形成一些焊接的、外形寬長的大方炮塔。近年比較強調(diào)要求炮塔的正投影面積小，特別是火線以上的正投影面積小的問題。不管炮塔設(shè)計成什麼外形，塔內(nèi)空間需要滿足火炮、火控等設(shè)備以及乘員活動的要求。炮塔最小形狀主要取決於：火炮耳軸的高度h、耳軸到座圈中心的距離L、座圈最小直徑Dmin，座圈中心到塔前和塔後的長度Ll和L2、塔體的高度H和炮塔寬度B、塔裙部最小回轉(zhuǎn)半徑尺Rmin等。如圖所示1耳軸位置和座圈最小直徑的關(guān)係確定耳軸位置滿足火炮尺寸及高低射界的要求，應(yīng)當盡可能降低炮塔高度。根據(jù)火炮繞耳軸俯仰起落的需要，座圈前斷面理論上最好的相對位置應(yīng)該在耳軸的正下方。偏離這個位置之前，耳軸高度會增大到h`。偏離到下後方，由於仰角比俯角大，耳軸高度h``會更快地增大，確定最小的座圈半徑根據(jù)耳軸到炮尾防危板俯仰圓弧最大半徑為r，據(jù)此可以得到理論上的最小的座圈半徑Dmin。一般座圈中心線位於車體寬的中心線，車內(nèi)寬b也要滿足火炮俯仰要求。為了減小座圈尺寸，還可以採取許多措施。例如，要求坦克炮的後坐距離比一般火炮小，要求耳軸在炮身上儘量偏後，即耳軸後的炮尾儘量短。為此要儘量減小耳軸之前的品質(zhì)，防盾儘量後移，炮尾增加配重等。有的坦克為擴大同居一側(cè)的車長和炮長的活動空間，把火炮中心線佈置得稍偏離炮塔座圈的縱向中心線，例如T—54坦克偏左20mm，而座圈中心線又在炮塔體中心線之左10mm。不對稱的佈置應(yīng)分別檢查火炮向左和向右俯仰時的不同情況以免干涉。2．確定炮塔體的基本長度和高度塔頂高度應(yīng)滿足最大火炮俯角時塔頂內(nèi)壁與火炮間至少有20mm以上的間隙。間隙不能太小，因為要保證塔體等大件的較大製造公差。塔頂應(yīng)盡可能保證裝填手有足夠的站立高度以便於裝彈操作?？紤]到裝填手半坐姿裝填，身體向後斜靠在座圈上的非完全站直的姿態(tài)，一般不小於1550mm。這個高度還取決於炮塔高度和車體地面高度。塔頂之後的塔形有各種各樣的設(shè)計。西方國家的坦克多數(shù)向後擴大成為一個大的平衡艙，用以相對平衡支座在耳軸上的火炮品質(zhì)。用於平衡在坡道上時炮塔轉(zhuǎn)動平衡。也叫大尾艙結(jié)構(gòu)，滿足縱向布彈要求也有小尾艙結(jié)構(gòu)T59T62等，橫向布彈大尾艙縱向布彈小尾艙橫向布彈3．塔體寬度B和最小回轉(zhuǎn)半徑Rmin從頂視圖上佈置塔裙應(yīng)適當?shù)卮箪蹲?，以便連接和保護座圈。炮塔寬度首先滿足設(shè)備以及成員的空間。最小回轉(zhuǎn)半徑不小於座圈的外徑。三、戰(zhàn)鬥室內(nèi)乘員、裝置的佈置戰(zhàn)鬥室空間，可以分為形狀不太規(guī)則、可回轉(zhuǎn)的炮塔內(nèi)空間，和基本呈方形、固定的車體內(nèi)空間兩部分。座圈以下的車體內(nèi)空間，又可分為以座圈內(nèi)徑為直徑的圓柱形回轉(zhuǎn)用空間，和這個圓柱形之外四用空間。戰(zhàn)鬥室內(nèi)，既有若干乘員和火炮，其他裝備也多的複雜，其功能、形狀和數(shù)量各異。它們一部分隨火炮俯仰運動，多數(shù)還隨炮塔在車體內(nèi)回轉(zhuǎn)。因此，佈置是處比較困難的。戰(zhàn)鬥乘員佈置情況為保證乘員具有較便於工作的位置和空間，包括觀察、戰(zhàn)鬥操作、出入等，坦克方案戰(zhàn)鬥室內(nèi)的乘員人數(shù)一般有3人，有的為2人。它們在火炮兩側(cè)的佈置，是裝填手單獨在火炮一側(cè)，以便搬取和裝填既大又重的炮彈，而車長、炮長同居一側(cè)。自行榴彈炮戰(zhàn)鬥乘員佈置有所區(qū)別，前左是瞄準手，前右是炮長，後邊分別是連個裝填手。乘員面積情況在戰(zhàn)鬥室的平面佈置中，每個乘員的活動面積應(yīng)不少於φ550mm。乘員著冬季服裝後肩寬在400mm以上。車長、炮長向後同居一側(cè)的前後距離最小為450——500mm。裝填手需要的空間較大。需要滿足搬運彈長的要求。通常駕駛員所需空間約0.6m3車長、炮長各需約0.55×0.55×1.4＝0.4m3，而裝填手約需0.55x0.9x1．6＝0.8m3。如果火炮起落部分的寬度為500mm左右，座圈內(nèi)徑不達到1800mm以上，乘員活動將有困難。所以100mm口徑以上的火炮炮塔座圈必須大於1800mm以上。裝置設(shè)備的安裝要求各種裝置設(shè)備的安裝都要考慮到乘員的活動空間和人機工程要求，連接可靠調(diào)試方便，觀察便利互不干涉為原則。四、彈藥的佈置由於車體內(nèi)部空間很緊湊，現(xiàn)代坦克的炮彈又長又重，即使現(xiàn)在要求的彈藥基數(shù)逐步減少，40—60發(fā)炮彈及其存放或固定裝置的體積約需1．6—2．4m3左右，加以佈置的要求較多，它們在車內(nèi)的佈置是一個突出的困難問題。圖3—37