把履帶車拆成兩節再鉸接 為何就變成「全地形車」克服各種困難地形?

越野(通過無道路地形)與越障(爬過障礙物)是軍用車輛相當重要的功能,一般來說履帶車的越野越障能力比輪式車好,但是過於鬆軟的如泥漿地、沼澤、雪地,履帶車也沒辦法。但外觀看起來只是把履帶車拆成兩段的「鉸接式履帶全地形車」(articulated all-terrain tracked carrier),卻能大幅度強化越野越障能力,原理是什麼呢?

BV206 全地形車
▲BV206 鉸接式履帶全地形車展現越野能力。

履帶車「越野越障」的優點

越野是車輛在沒有堅硬道路的地面行駛,全車重量透過輪胎(或履帶)傳給地面,稱為接地壓力,雖然車輪看起來很大,但實際上接觸地面的面積很小,例如汽車可能只有一張明信片大,卡車只有一張A4紙大,相較履帶的接地面積是好幾平方公尺計算,所以相同重量時,輪胎接地壓力一定比履帶大。

如輪胎的接地壓力大過地面能承受的程度,就會崩落或軟化,讓輪胎陷入地面,增加更大的阻力,甚至讓車輛無法再透落輪胎移動。

履帶除了能分散重量,降低接地壓力,履帶的長度也能增加對地摩擦力與抓地力,以及越過壕溝的寬度,以及越過較高的障礙,都增加車輛通過困難地形的能力。

Nissan Altima-te AWD
▲直接將輪胎換成履帶,以增加在雪地行駛能力的 Nissan Altima-te AWD。

鉸接式履帶全地形車原理

履帶越野與越障有前述的優點,但為何要把履帶車拆成前後兩段,再用鉸接式連接?

輪式鉸接車的發明

鉸接式車輛在農業或工業用的輪式車輛中,並不少見,例如農用拖拉機加上一輛掛車,就可以變成穀物運輸車,卡車頭加上掛車,就是常見滿街跑的聯結車。

但是鉸接式車輛在一般公路跑沒問題,一旦碰上需要越野甚至爬坡的情況,後面拖著「無動力」又裝載重物的掛車,立刻變成「大錨」的存在,嚴重影響車輛機動力。

▲加掛車廂的拖拉機。

於是瑞典專門製造拖拉機的Bolinder-Munktell公司(以下簡稱BM),常常看見客戶使用拖拉機當拖車,通過一些道路不好的地區時,遭到困難的投訴,那想到那給掛車增加動力吧!

不過並非給掛車也增加引擎,這樣成本太高,而是將牽引車的引擎,設計對掛車輸出動力的軸,掛車上也有對應的驅動橋與傳動裝置承接動力,這樣掛車的輪胎就有了動力,提高了困難地形的通過能力。

但實作後發現,四輪的牽引車加上動力掛車後,直線前進與越野都不錯,但轉彎時很難控制,於是BM公司將牽引車的輪取消,用鉸接頭連接牽引車和掛車,鉸接頭部位能轉動,並用液壓缸來精確控制前後車的轉向角度,這樣的設計大幅度的縮小了轉彎半徑,沿用至今。

BM DR631
▲鉸接式卡車始祖 BM DR631,車頭其實就是去掉前輪的拖拉機,但車體中央設計的「液壓鉸接傳動機構」則是革命性的創舉!

履帶式鉸接車性能更強

輪式鉸接車大量運用後,瑞典軍方要求BM公司依照相同的原理,設計鉸接式履帶車輛,以通過更為困難的地形。

採用履帶式的鉸接車有什麼好處呢?

1、除了履帶原本相較於輪車的優勢,履帶加上自帶的划水板,可以在水中驅動車輛前進,雖然因為划水粄不能做太大,效率不高,但不用改裝就能下水前進。

2、不同於一般的履帶車,鉸接車的前車廂對後車箱永遠提供「拉力」,後車箱則對前車廂永遠提供「推力」,而鉸接處加上改良式的液壓系統,能夠讓前車與後車廂折成各種角度,保證所有履帶都緊貼著地面,以提供最大的抓地能力。

3、透過鉸練的液壓系統,鉸接式履帶車在越過障礙前,前車可以儘量增加仰角,甚至等於被後車「舉起來」,增加越過障礙的「接近角」,接近角越大,就能夠越過更高的障礙物。

4、前後都有動力的履帶式鉸接車,在越野時,單車就有「履帶車+救濟車」的能力,如前車廂陷入泥濘,如果是一般的履帶車,此時加大動力只會越陷越深,但鉸接式履帶車就能利用後車把前車拖出泥濘。

最後研發出的成果是Bv202,證明這樣的概念非常成功,於是許多國家的軍隊都開始外購或研發自己的鉸接式履帶全地形車,甚至需要搶險救災的民間機構,也購買了不少鉸接式履帶全地形車。

▲此圖可以看出鉸接式履帶車幾個特徵,跨越障礙物的接近角很大,車體可以扭曲讓多數履帶都緊貼地面,就算一條履帶懸空,還有三條有推力。
▲鉸接式履帶車前後車都有動力,如一個車體陷入泥濘,能以「履帶車+救濟車」的模式,自行脫困。

世界上有名的軍用鉸接履帶全地形車

瑞典Bandvagn BV206

BV206是前述Bv202的改良版,1980年開始服役,總長6.9 m 寬1.87 m  高2.4m,履帶寬度達0.62 m,前車可載2.2噸,後車載重1.6噸,133匹馬力引擎,最大道路速度65 km/h,水上速度5km/h,性能看起來普通,但當年可是讓各國為之驚嘆的新奇車輛,因此在全球37個國家賣出了1.1萬輛!

Bv206
▲Bv206牽引滑雪部隊通過積雪地區。

▲性能展示,不過為了避免汙泥噴了參觀者一身,這些障礙物對Bv206來說都是牛刀小試。

英國 BAE Systems BVS-10

BVS – 10 型研發時,以瑞典製的 BV206S 型為基礎加以改良,引擎強化為 285 匹馬力 ,最大道路速度增加到80 km/h,履帶寬度為 0.62 m,減輕接地壓力,甚至號稱壓到反戰車地雷,都不會引爆。另外強化車體裝甲,可以承受7.62mm步槍的射擊與砲彈破片。

此車還創下一個有趣的紀錄,法國於2009年向英國訂購53輛BVS – 10,創下二次大戰後,法國首度採購英國軍品的紀錄。

BVS-10
▲在阿富汗參戰的英軍BVS-10,圖為裝甲工兵單位,因此安裝了鳥籠裝甲與有防護的機槍塔。

▲BVS-10直接渡河的性能展示。

俄羅斯 Vityaz DT-30

地形廣大的俄羅斯,也很早就展開了鉸接式履帶全地形車的研發,當Bv202研發成功後,當時前蘇聯也派人觀摩,並獲得授權生產GAZ-3351型,主要為民用,因為前蘇聯軍方認為載重不到5噸的Bv202車系不符合需求,因此自行研發更大的車款,就是Vityaz DT10 / DT-20 / DT-30系列。

以目前最新的DT-30為例,是長13.75 m  寬2.8m 高2.7m 總重達到58噸的巨型車輛,除了運輸物資,還搭載火炮甚至防空飛彈,作為戰鬥兵器在北極或西伯利亞的困難地形區域使用。

PANTSIR-SA
▲搭載鎧甲-S1(北約代號SA-22)防空飛彈的DT-30,防衛俄羅斯的北極地區。
DT-30PM自走砲
▲DT-30PM自走砲, 搭載120mm 2A80多用途火炮,可當榴彈砲射高爆彈(最大射程 13 km)或高仰角迫擊砲模式(射程7.5 km)。

▲最受俄羅斯北極部隊歡迎的DT-30衍生型:行動廚房,能提供大量官兵熱食。

新加坡 Bronco

新加坡是唯一國內幾乎沒有鉸接式履帶全地形車需求,卻研發出該項產品的國家,成果就是ST Kinetics研發的 Bronco(野馬)系列,其基本構型應該仍是參考瑞典Bv202 / 206再加以改進,但因為採用混和鋼絲的強化塑膠履帶,以及350匹馬力引擎,因此機動性能相當不錯。

除了新加坡軍使用,還外銷給泰國與英國。英國會買是因為參加了阿富汗戰爭,需要更多的履帶全地形車補充BVS-10的數量不足,並將採購到的Bronco改名為疣豬(Warthog),不知道是否有貶低意味。

不過Warthog參加實戰還挺爭氣,2010年一枚50kg TNT炸藥威力的IED在一輛英軍Warthog的底盤爆炸,首當其衝坐在爆炸點正上方的英軍下士威廉·里克斯(Lance Corporal William Reeks)幸運生還,顯示底盤抗炸能力優秀。

▲Bronco的有趣衍生型,反迫擊砲系統,前車搭載偵測砲彈軌跡的陣列雷達與射控電腦,後車搭載120 mm 自動迫擊砲,敵軍開火後,一分鐘左右就能解算並開砲摧毀敵軍迫砲陣地,自己也能打完就跑。


▲ST Kinetics  Bronco的性能展示影片。

中國 JM-8與蟒蛇式

中國與新加坡合作生產的Bronco,稱為JM-8駿馬式,目前已經大量配屬於解放軍,採用馬力較小但較省油的304匹馬力柴油引擎,最大路速降為60 km/h,但續航力有500 km,後車則可根據任務需求,有運輸、加油、救護、淨水等多種衍生型。

解放軍也不滿足於JM-8系列的小車體,因此近年透過與俄羅斯技術合作,參照前述Vityaz DT系列,推出蟒蛇30噸級大型鉸接式履帶全地形車。

這些全地形車近年頻頻參與登陸演習作戰,因為其能夠載運物資越過已經被戰火破壞的灘頭陣地,故其發展值得我國注意。

JM-8 登陸艦
▲解放軍東部戰區演習,登陸艦放下 JM-8 搶灘,其目標想定顯然就是針對台灣作戰。

▲這部以片清楚說明中國軍工研發(應為仿製)與測試鉸接式履帶全地形車的過程,如果不排斥中國的節目,內容值得一看。

美國?

沒有美國?是的,美國沒有研發鉸接式履帶全地形車,美軍基本上就是採購瑞典的BV-206,在美軍中的型號為準型號 (M973)、戰術作戰中心型號 (M1065)、救護車型號 (M1066) 和平板貨車 (M1067)。

2021年美國展開新一代寒冷地帶全地形車招標計畫 (Cold Weather All-Terrain Vehicle,CATV),由 BAE Systems 的 BVS-10 Beowulf與新加坡的 ST Engineering 授權 Oshkosh Defense 的 Bronco 3競標。

▲BVS-10要競標美軍標案,當然需拍一個如好萊塢電影品質的宣傳廣告。

為何沒有鉸接式履帶”戰車”?

鉸接式履帶車雖然能夠通過比一般履帶車更為困難的地形,但其實在作戰中,軍車通常會繞開困難地形,避免顛頗損壞裝備與耗油,這由輪式的皮卡車大行其道就可以看出,所以不須將所有戰甲車都變成鉸接式履帶車。

此外,鉸接式履帶車中央的傳動機構雖然是其最大特色,但因為此種結構無法使用裝甲保護,對第一線的戰鬥車輛而言,會成為明顯弱點,所以並沒有一線的戰車採用這樣的設計,但瑞典有推出過UDES XX20鉸接式履帶自走反戰車炮,在25噸的車體上搭載一門120 mm 戰車砲,但並沒有大規模量產。

因為UDES XX20是能通過惡劣地形,但這些惡劣地形戰車也不會過去,那UDES XX20哪有目標可以打呢?!

UDES XX20
▲UDES XX20自走反戰車炮原型車在雪地測試。
鉸接式履帶反戰車炮 UDES XX20
▲UDES XX20自走反戰車炮原型車測試。

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