전차의 진행원리 및 방향전환 원리

  

 

◆ 무한궤도로 이루어진 전차의 진행원리는?

전차는 일반차량과는 달리 양측에 무한궤도를 장착하여 기동한다. 무한궤도란 여러개의 강판조각을 벨트처럼 연결하고, 이것을 차량의

앞·뒤바퀴에 걸어 주행하게 하는 장치를 말한다. 그런데 자세히 보면, 무한궤도의 지면과 접한 부분은 전차기동에 무관하게 움직이지 않는

다. 즉 지면에 대한 속도가 제로이다.

 

<그림1. 전차의 무한궤도>

 

지면에 접한 궤도가 지면에 대하여 움직이지 않는데도 전차가 기동하는 원리는 무엇일까? 무한궤도 위에 올려진 전차는 기동륜이 회전함

에따라 차체가 무한궤도 위에서 직선방향으로 진행하며, 보기륜을 통과한 궤도는 다시 기동륜 앞에 놓여 무한기동이 가능하다.

 

<그림2. 전차의 기동원리>

 

그림2는 전차의 기동원리를 도식화한 것으로 궤도는 지면 위에 고정된 도로와 같으며 이 도로를 기동륜이 회전함으로써 기동륜에 연결된

전차의 차체가 기동하게 된다. 즉, 전차는 끊임없이 연결된 강판으로 된 도로(무한궤도)위로 바퀴(기동륜)를 단 차량이 주행하는 것과 같

다.

 

그러면 전차에 무거운 무한궤도를 채택한 이유는 무엇일까? 전차포와 중장갑으로 무장된 전차의 전투중량은 50톤이 넘는다. 이런 차량이

지상에서 자유롭게 기동하기 위해서는 중량을 지면에 분산시켜 차체가 지면으로 파고들지 않도록 해야한다. 즉 무한궤도는 접지면적을

넓게 하여 전차의 중량을 접지부 전체에 분산하여 접지압력을 감소시키는 역할을 한다. 궤도차량의 연약지반 통과능력을 나타내는 접지

압력(P)은 차량의 중량을 지면에 닿는 궤도부분의 면적으로 나눈 값으로 접지압이 작을수록 연질의 토양에서도 주행이 가능하다.

 

접지압력 P=	차량중량
	(2x접지길이x궤도폭)

 

그림3에서 전차의 접지면적은 일반차량과 큰 차이가 있는데 중량이 같을 때 이 접지면적의 차이만큼 접지압력은 감소한다.

 

<그림3. 전차와 차량의 접지면 비교>

 

승용차에 비해 수십배의 중량을 가진 전차 접지압력은 0.8~1.2kg/cm²로서 승용차의 1.5~2.5kg/cm²에 비해 50%수준으로 더 연약한

지반에서도 기동이 가능한 것은 무한궤도를 통해 중량을 분산했기 때문이다.

 

 

 

◆ 전차의 방향전환 원리와 그 선회반경은?

일반차량은 바퀴의 방향을 바꾸어 간단히 방향조정이 가능하나 전차는 무한궤도가 강판조각으로 연결되어 궤도 전체의 방향을 바꾸어서

방향을 전환하는 것이 불가능하다. 그렇다면 전차는 어떻게 방향을 전환할까? 전차의 동력전달은 그림1과 같이 엔진에서 발생된 동력이

변속기와 종감속기(final drive)를 통해 좌·우측 기동륜에 전달되어 기동륜이 무한궤도 위에서 회전함에 따라 전차가 기동하게 된다.

 

<그림1. 동력전달 과정>

 

전차는 미끌림조향(skid steering)에 의해 방향전환을 하는데, 이는 변속기를 통해 양측 기동륜의 회전속도를 각각 다르게 변화시켜

기동륜이 궤도 횡방향으로 미끌어지게 방향을 전환하는 것을 말한다.

 

<그림2. 전차 선회시 기하학적 관계>

 

즉 그림2에서 회전축을 중심으로 회전속도를 내측기동륜보다 외측기동륜을 더 빠르게 하면, 지면에 대한 궤도의 추진력은 외측이

내측보다 더 크게되어 기동륜이 궤도 옆으로 미끌어져 방향이 전환된다. 그렇다면 미끌어짐으로 방향을 전환하는 전차의 선회반경은

얼마나 도리까? 그림2에서 내·외측 기동륜의 회전비 Vo:Vi=(R+B/2):(R-B/2) 이므로 외측과 내측 궤도의 조향비(Vi/Vo)를 i라하면

전차의 선회반경(R)은 다음과 같다.

 

선회반경 R=	B		(1+i)
	2		(1-i)

 

좌우궤도를 역방향으로 같은 속도(Vo=-Vi)로 구동시키면, 선회반경은 0이 되어 제자리에서 360°회전이 가능하다(그림3)

 

<그림3. 제자리 선회>

 

급선회는 한쪽의 궤도를 정지시켜 그 궤도를 축으로 선회하는 것으로 Vi=0이므로 선회반경이 궤도중심간 거리의 반(B/2)

이내에서 방향전환이 가능하다.(그림4)

 

<그림4. 급선회>

 

결국 전차는 직진(R=∞)에서 제자리선회(R=0)까지 모든 방향으로 자유로운 방향전환이 가능하다. 그러나 선회시 궤도의 회전

방향에 궤도를 횡?양으로 미끌어지게 하는 추력이 발생하여 선회반경은 이론치보다 약 40%크다.