Что меня часто поражает в некоторых людях, это полное отсутствие абстрактного мышления (которым человек отличается от обезьяны) и неспособность мыслить даже не на уровне понятий, которые давались на школьных уроках физики, а на уровне личных наблюдений за окружающим миром.
Когда-то случился у меня вот такой диалог с одним из выпускников танкового командного училища:
Говоря коротко. Товарищ уверен, что его утверждение «Сила тяги по сцеплению [с грунтом] больше или равна силе тяги по двигателю» — главное условие движения. А если сила сцепления с грунтом ниже силы тяги по двигателю, то движение невозможно, «идет простая пробуксовка».
Я мог бы привлечь обширные цитаты из нескольких учебников по теории танка, тракторов, гусеничных машин, где подробно объясняется какие силы действуют на гусеничную машину, как под их воздействием она движется по горизонтальной и наклонной поверхности самостоятельно и с прицепом, и т.д. Но моя цель не разбрасываться формулами, а возвращать толику здравомыслия, подталкивать читателя мыслить логически.
Силы тяги по двигателю и сцеплению
Что такое «сила тяги по двигателю»? Поясню на примере следующей схемы.
Установим гусеничную машину на ровную горизонтальную поверхность, выполненную из бетона или, даже, покрытую стальными листами. Через трос соединим буксирный крюк на машине с жестко закрепленным крюком в неподвижной бетонной стене (блоке и т.п.). Трос разделен на две части, между которыми установлен динамометр. Нижние ветви гусениц анкерами или специальными шпорами сцеплены с поверхностью так, что проскальзывание гусениц исключено.
Такой испытательный стенд позволяет измерить максимальную силу тяги на крюке.
Сила сопротивления качению по бетону или стали пренебрежимо мала в сравнении с силой тяги по двигателю на первой передаче (измерять можно на всех передачах, но нас интересует максимальное значение). К тому же, перемещение машины вперед возможно только на величину растягивания пружины динамометра, что еще больше минимизирует сопротивления качению, которыми в данном случае можно пренебречь. Таким образом, для показанного стенда измеренную максимальную силу тяги на крюке с достаточной степенью точности можно считать равной силе тяги по двигателю.
Следует заметить, что схема испытательного стенда в полной мере рабочая для машин с ГТД и электродвигателями, а для машин с поршневыми двигателями — с гидромеханическими трансмиссиями с гидротрансформатором или комплексной гидропередачей в основном потоке мощности.
Для машин с поршневым двигателем и механической трансмиссией на подобном стенде измерить силу тяги по двигателю сложнее — из-за отсутствия упругой связи между коленвалом двигателя и жестко закрепленными на поверхности гусеницами двигатель будет глохнуть, а при резком броске педали сцепления машина будет совершать дополнительный рывок за счет инерции вращающихся масс двигателя, что также внесет искажения в измерения.
Это что касается силы тяги по двигателю Pд.
А теперь на том же самом стенде уберем жесткую связь гусениц с поверхностью, дадим им возможность проскальзывать:
Если сила тяги по двигателю достаточно высокая, то она сможет обеспечить протягивание гусениц относительно поверхности с проскальзыванием или, иными словами, с буксованием.
Динамометр, очевидно, покажет меньшее значение, чем при жесткой фиксации на поверхности нижних ветвей гусениц. Ведь двигатель еще может тянуть сильнее, а сцепление гусениц уже не обеспечивает реализацию силы тяги по двигателю. То значение, которое покажет динамометр в этом эксперименте, и есть сила тяги по сцеплению Pсц.
Предположим, что в результате испытаний мы получили:
Pд = 1000 кгс,
Pсц = 500 кгс.
Здесь сила тяги по двигателю вдвое больше силы тяги по сцеплению. Что говорил гражданин Meskiukas про данный случай? Что в этом случае движение невозможно и происходит пробуксовка движителя.
На нашем испытательном стенде — да, ведь машина удерживается тросом.
А теперь при тех же самых условиях убираем трос и... вы представляете свободно стоящий на горизонтальной бетонной площадке танк, гусеницы которого буксуют, а танк продолжает стоять на месте? Даже с точки зрения здравого смысла бредовая картина, не правда ли?
А суть заблуждения гражданина в том, что сила тяги по сцеплению имеет ненулевое значение и таки двигает машину вперед, даже если сила тяги по двигателю больше. В последнем случае возможна кратковременная пробуксовка движителя в самом начале движения. Даже автомобильные «дрифтеры» буксуют на месте одними колёсами за счет торможения других, а буксовать на ровной поверхности, стоя на месте без специального подтормаживания, невозможно.
Любой инженер-механик по специальности колесная и гусеничная техника знает, что для тягача при расчете силы тяги на крюке за основу принимается меньшее из двух значений: сила тяги по двигателю или сила тяги по сцеплению. Впрочем, даже любой изучающий физику школьник, скажет то же самое. Ибо это элементарно понятно любому среднему уму.
Потребная сила тяги
Гусеничная техника обычно двигается в тяжелых грунтовых условиях и внешние силы сопротивления движению, которые на стенде не принимались во внимание, достаточно высокие. Сопротивление качению, сила скатывания при движении на подъеме, сила на крюке при буксировке в совокупности дают суммарную силу сопротивления, которую необходимо преодолеть гусеничной машине, чтобы двигаться вперед. Эту силу называют потребной Pп (т.е. это та сила, которую необходимо, потребно обеспечить, чтобы стало возможным движение гусеничной машины).
И условием равномерного или ускоренного движения гусеничной машины будет такое неравенство:
min(Pд, Pсц) ≥ Pп.
В этом случае неважно какое из значений сил по двигателю или сцеплению больше, главное, что оба значения не меньше потребной силы.
В теории движения неравенства Pд ≥ Pп и Pсц ≥ Pп называют необходимым и достаточным условием движения танка [1, с. 38] (что несколько отличается от «главного условия движения» гражданина Meskiukas).
Рассмотрим некоторые случаи:
Pсц ≥ Pд = Pп — машина движется с постоянной скоростью (равномерно);
Pсц ≥ Pд > Pп — машина движется с ускорением (разгоняется);
Pд > Pсц ≥ Pп — машина движется равномерно или разгоняется, возможно с пробуксовкой гусениц;
Pсц ≥ Pп > Pд — скорость движения падает, для поршневых двигателей с механической трансмиссией падают обороты с угрозой остановки двигателя;
Pд ≥ Pп > Pсц или Pп > Pд > Pсц — машина буксует.
На видео с украинских фронтов невойны можно нередко увидеть, когда гусеничные машины медленно движутся по разбухшей грязи, быстро перематывая гусеницы. В этом случае можно считать, что Pсц = Pп, а иногда и Pсц < Pп, а движение становится возможным не за счет силы тяги по сцеплению, а посредством переноса гусеницами назад слоёв скопившейся перед ними грязи — гусеницы, подобно роторному экскаватору, расчищают себе путь.
Автор: В. В. Чобиток
Источники информации
- Чобиток В. А. Теория движения танков и БМП. Учебник. — М. : Военное издательство, 1984. — 264 с.