Gibt es Vorteile bei der Verwendung eines vierspurigen/geteilten Raupensystems für ein Fahrzeug?

Es gibt in der Tat einige Vorteile, mehrere Laufflächen zu haben.

Ein großer Vorteil liegt in der Geometrie. Bei zwei Stufen liegt die Neigung des Panzers (der Winkel zwischen der Nase des Fahrzeugs und der Horizontalen) auf einer Linie, die den Boden unter dem Schwerpunkt des Fahrzeugs tangiert. Auf meist ebenem Untergrund bedeutet das nichts. Wenn sich die Bodenhöhe jedoch plötzlich ändert, kann dies zu einem Problem werden. Als Beispiel sehen Sie hier, wie ein zweispuriger Panzer aussieht, wenn er über einen Hügel kommt.

Die Neigung des Panzers ist immer noch schräg wie am Hang, obwohl der Boden bereits abgeflacht ist. Dies hat eine Reihe von Problemen. Der Tank hat eine begrenzte Traktion, da sich die Hälfte seiner Laufflächen in der Luft befindet. Die weniger gepanzerte Unterseite ist feindlichem Feuer ausgesetzt. Der Fahrer schaut in den Himmel und kann nicht sehen, was direkt vor ihm ist. Die Hauptkanone kann sich in vertikaler Richtung nicht sehr viel anpassen, sodass große Änderungen in der Tonhöhe einen großen Einfluss darauf haben, wo Sie schießen können und wo nicht. Nachdem der Schwerpunkt des Panzers den Hügel erklommen hat, knallt das vordere Ende auf den Boden. Das ist nicht gut für Ihre Federung und noch schlimmer für die armen Insassen, die plötzlich 2,5 bis 3 Meter nach unten geschleudert werden, während sie in einer engen Metalldose stecken bleiben.

Wenn Sie stattdessen vier statt zwei Stufen hätten, können Sie mit Geländeänderungen viel besser umgehen. Jede der vier Stufen kann in einem anderen Winkel sein. Dadurch wird die Steigung des Tanks ungefähr gleich dem Durchschnitt der Steigungen der einzelnen Laufflächen (die Geometrie ist tatsächlich viel komplizierter als das, aber für Diskussionszwecke nah genug). Auf dem Foto oben würden die vorderen Laufflächen eines vierspurigen Panzers flach auf der Hügelkuppe liegen und der Körper des Panzers wäre in der Hälfte des gezeigten Winkels. Anstatt nach dem Erklimmen des Hügels nach unten zu schlagen, würde sich der Tank allmählich nivellieren, da alle vier Laufflächen die ganze Zeit in Kontakt mit dem Boden bleiben würden.

Hier gibt es jedoch einen Nachteil. Stellen Sie sich auf diesem Foto vor, dass der Hügel wie ein umgekehrtes „V“ geformt ist. Nachdem der Panzer den Hügel überstiegen hatte, stand er sofort vor einem steilen Gefälle. Ein vierspuriger Panzer könnte möglicherweise mittig auf der Spitze eines solchen Hügels stecken bleiben, genauso wie es ein Lastwagen tun könnte. Ein zweispuriger Panzer kann nicht hochzentriert werden, also würde er ungehindert weiterfahren. Es wäre eine absurd unangenehme Fahrt für jeden drinnen, aber es würde nicht stecken bleiben.

Ein weiterer potenzieller Vorteil, von dem ich für Fahrzeuge mit mehreren Profilen gehört habe, ist der Profilverschleiß. Die Räder an den vorderen und hinteren Ecken halten die Lauffläche auf Spannung. Schon da Vinci war bekannt, dass ein kürzeres Kabel im Allgemeinen mehr Zugbelastung aushält als ein längeres Kabel. Mehrere kleinere Laufflächen zu haben bedeutet, dass weniger Lauffläche unter Spannung gehalten wird, was zu weniger belastungsbedingten Ausfällen führt. Einige der Fotos in den anderen Antworten zeigen ein zusätzliches oberes Rad, das dafür sorgt, dass das Profil einem dreieckigen Muster folgt, wodurch die Menge des unter Spannung gehaltenen Profils weiter reduziert wird.

Ein weiterer Vorteil ist, dass Raupenfahrzeuge für jede Lauffläche einen separaten Motor haben. Wenn Panzer größer werden, werden sie irgendwann so schwer, dass es keine praktische Möglichkeit gibt, sie mit nur zwei Motoren anzutreiben (die Motoren werden zu groß für das Fahrgestell oder sie benötigen mehr Kraftstoff, als Sie tragen können). Mehr Laufflächen zu haben bedeutet, dass Sie mehr Motoren haben können. Jeder dieser Motoren kann viel kleiner sein als die Motoren in einem zweispurigen Fahrzeug. Dieses Design kann billiger und kraftstoffeffizienter sein und kann mehr Gesamtleistung liefern. Viele Radfahrzeuge, die für das Ziehen extremer Lasten ausgelegt sind (wie der sowjetische MAZ-7907 ), verwenden einen ähnlichen Ansatz mit einem Motor pro Rad, um genügend Leistung zu erzeugen.

Es ist erwähnenswert, dass einer der vorgeschlagenen Mars-Rover (für die Pathfinder-Mission 1995) ein Quad-Track war:

Ich konnte nicht viel über dieses Rover-Design herausfinden, also wenn jemand weiß, wer es gebaut hat, oder mehr Informationen hat, würde ich wirklich gerne mehr wissen. Seltsamerweise werden Sie feststellen, dass diese spezielle Maschine keine Spannrollen oder Drehgestelle unter ihren Ketten hat. Das liegt daran, dass es sich um ein ELMS (Elastic Loop Mobility System) handelt, das ein Titanband als Schiene verwendet.....

Ein weiterer Quad-Track ist der Tuckers Sno-Cat:

Diese Art von Fahrzeug existiert also definitiv. Warum sind zweispurige Fahrzeuge häufiger? Hier sind ein paar Gedanken:

1. Lenkung Beide oben gezeigten Fahrzeuge haben Lenkmechanismen, die die Raupen drehen. Ein zweispuriges Fahrzeug muss das nicht
2. Antriebsstrang Ein zweispuriges Fahrzeug hat ein einzelnes Differenzial und zwei Bremsen. Ein Quad-Track würde drei Differenziale und vier Bremsen erfordern? Oder vier Motoren. Oder so.
3. Komplexität Ein vierspuriges Fahrzeug hat zwei weitere Spuren – zwei kompliziertere Mechanismen, die versagen können. In ähnlicher Weise erfordert ein Quad-Track eine zusätzliche Aufhängung - die Tracks selbst bewegen sich auf und ab. Beachten Sie, dass weder der Sno-Cat noch der Rover typische Panzer-Boogies haben! Bei wirklich großen Fahrzeugen benötigen Sie möglicherweise beide Arten der Aufhängung.

Als Hersteller von Micro-RC-Raupenfahrzeugen kann ich Ihnen jedoch sagen, dass ein Quad-Track viel besser im Umgang mit Hindernissen wie umgestürzten Baumstämmen und Stufen wäre. Ein zweispuriges Fahrzeug neigt dazu, mit der Nase nach oben zu fahren, bis es nach hinten umkippt. Bei einer vierspurigen Spur gleicher Größe würde sich das Fahrzeug in Situationen, in denen eine zweispurige Spur rückwärts umkippen würde, horizontal bewegen:

Was können wir also tun, um einige der Probleme zu mildern und am Ende eine Einstellung zu haben, in der Sie eine Quad-Spur haben können?

Nun, viele der Probleme verschwinden, wenn Sie eine [Brennstoffzelle, Fusionsreaktor, Handwavium-Stromquelle] haben. Das bedeutet, dass Sie alle Probleme mit dem Antriebsstrang beseitigen können. Aktuelle Fahrzeuge können dies nicht, da die Einführung von Hochleistungs-Hybridantriebssystemen in ein Militärfahrzeug die Zuverlässigkeit wahrscheinlich nicht erhöht, aber wenn ein elektrisches System ohne Benzingenerator gefunden werden kann ....

Redundanz. Eine Lauffläche ist ein einzelner Körper, und wenn sie durchtrennt wird, ist die gesamte Antriebseinheit nutzlos. Wenn das Ihre einzige Antriebseinheit auf einer Seite ist, können Sie sich nur im Kreis drehen und Sie sind fertig. Wenn Sie noch eine aktive Antriebseinheit auf dieser Seite haben, haben Sie möglicherweise noch etwas Bewegungsfreiheit, um sich zurückzuziehen oder die Formation mit Ihren Verbündeten wiederherzustellen. (Der Rover Spirit ist ein interessantes Beispiel für mehrere unabhängige Räder, die es ihm ermöglichten, trotz des vollständigen Ausfalls eines seiner Räder weiterzuarbeiten ; das Prinzip ist für unabhängige Laufflächen ähnlich.)

Einzelradaufhängung. Ein Fahrzeug mit mehreren, unabhängig gelenkigen Laufflächen kann sie alle über eine viel größere Vielfalt von Profilen mit dem Boden in Kontakt halten als ein einzelnes Paar längerer Raupen. Für ein größeres Fahrzeug, wie es viele Sci-Fi-Panzer tendenziell sind, könnte dies unerlässlich sein, um effektiv in demselben Gelände wie moderne Panzer zu manövrieren. Ein oder beide Paare können sich seitlich artikulieren, wie in der Antwort von EstimatorNoiseless für eine bessere Manövrierfähigkeit erwähnt.

Modularität. In einer Sci-Fi-Umgebung, in der Sie möglicherweise Operationen auf einem Grenzplaneten oder in einem verlassenen Ödland aufbauen, ist der Platz in Fabriken und Lagern kostbar. Die Möglichkeit, Antriebseinheiten und Laufflächen zwischen Fahrzeugen unterschiedlicher Größe wiederzuverwenden, könnte Ihrer Lieferkette zugute kommen.

Schiere Größe. Die allergrößten bereiften Fahrzeuge in der realen Welt – Dinge wie die Raupentransporter , die komplette Saturn Vs und Raumfähren zur Startrampe transportierten – haben oft mehr als zwei Stufen . Bagger 228 , ein Bagger, hat zwölf separate Laufflächenabschnitte, die in drei Vierergruppen montiert sind. Vermutlich macht bei diesen Maßstäben eine Kombination aus dem Gewicht der Ketten (schwieriger, sie zum Drehen zu bringen) und ihren physikalischen Abmessungen (schwieriger, eine Fabrik mit Maschinen zu finden, die groß genug sind, um sie herzustellen) zweispurige Designs unpraktisch. Natürlich gibt es in der realen Welt keinen besonderen militärischen Nutzen für einen Panzer dieser Größe, aber das hat Sci-Fi nie aufgehalten.

Es gibt einen weiteren Nischenzweck für große Split-Track-Fahrzeuge. Sie sind bei großen landwirtschaftlichen Traktoren ziemlich verbreitet. Die Raupennutzung in großen Traktoren hat den gleichen Zweck wie die in ksbes Antwort erwähnte Lastverteilung. Ackerboden kann weich und locker sein, aber es liegt auch im Interesse des Landwirts, eine Verdichtung der Böden zu vermeiden (die die Produktivität seiner Felder beeinträchtigen kann). Mehr Oberfläche bedeutet weniger Bodenverdichtung, wenn der Traktor darüber fährt. Mit Quad-Raupen kann der Traktor auch gezogene Lasten maximieren (insbesondere auf unebenem Boden), da eine größere Oberfläche die Traktion erhöht. Allerdings gibt es einen Kompromiss zwischen den Wartungskosten, die bei Kettenfahrzeugen normalerweise viel höher sind als bei Reifen.

Ich fahre einen dieser vierspurigen Traktoren. Beim Tragen eines Rettungsbootes beträgt das Gesamtgewicht über 56.000 kg und es kann mit dieser Last 16 km / h über flachem Boden fahren. Die Aufhängung hat keine Federn, aber da das Fahrzeug gelenkig ist und alle vier Ketten hydraulisch angetrieben werden und sich unabhängig voneinander neigen können, um sich dem Gelände anzupassen, ist es für seine 20 m Länge erstaunlich leistungsfähig!

Die vier Ketten vergrößern auch die Kontaktfläche zum Strand, sodass das Fahrzeug trotz seines Gewichts über weichen Sand fahren kann, ohne sich festzusetzen.

Für Interessierte gibt es hier ein Video, das zeigt, wofür dieses Fahrzeug verwendet wird: https://www.youtube.com/watch?v=MZ75LIOavbs&t=70s

Wie in anderen Antworten erwähnt, würde das Fahrzeug, wenn es nur zwei Spuren hätte, beim Überqueren von Hügeln oder welligem Gelände gefährlich schaukeln. Die vier Spuren passen sich der Oberfläche viel besser an.

Gegen Ende der Sowjetunion gab es viele experimentelle Panzer- und AFV-Designs, um eine entscheidende Überlegenheit gegenüber den schnell voranschreitenden westlichen AFVs zu erlangen. Ein gemeinsames Merkmal dieser Konstruktionen war der Vorschlag, eine 152-mm-Kanone zu verwenden, um selbst schwer gepanzerte westliche Panzer mit Verbundpanzerung gewaltige Mengen an kinetischer Energie zu liefern, sowie eine riesige HE- oder HEAT-Granate zur Feuerunterstützung gegen ungepanzerte oder leicht gepanzerte Ziele.

Die ultimative Weiterentwicklung war das Objekt 490 . Dies war ein sehr niedriges Fahrzeug, das eine 152-mm-Kanone in einem begrenzt schwenkbaren Turm montierte. Das 4-Spur-System bot nicht die Artikulationsvorteile, die Sie möglicherweise bei einem Traktor finden, da das Fahrgestell eine einzelne Einheit war, aber die Anordnung ermöglichte die Verwendung von zwei separaten Motoren (Straßenmärsche konnten mit einem ausgeschalteten Motor durchgeführt werden, um den Kraftstoffverbrauch zu senken ), geringerer Bodendruck und die Fähigkeit, sich weiter zu bewegen, falls zwei Kettensätze beschädigt werden sollten (natürlich einer auf jeder Seite). Sie können das Layout in diesen Abbildungen sehen

Objekt 490 Grundriss

Objekt 490 Seitenansicht

Objekt 490 Rückansicht. Das Geschütz ist vollständig nach hinten geschwenkt und somit nicht feuerbar

Schweden führte zur gleichen Zeit auch einige experimentelle Arbeiten durch, um den Striv 103 "S" Tank zu ersetzen. Eine untersuchte Idee war der UDES-XX-20, der die Idee des BV-206 artikulierten Grenzgeländefahrzeugs wesentlich zu einer voll gepanzerten Kampfmaschine erweiterte. Für das schwedische Gelände wären der geringe Bodendruck und die Artikulation sehr nützlich gewesen, aber teuer und mechanisch komplex. Die schwedische Armee und Regierung entschieden schließlich, dass die Kosten für die Schaffung eines einzigartigen „schwedischen“ Panzers die Vorteile bei weitem überstiegen, und Schweden übernahm stattdessen eine Version des Leopard 2.

UDES-XX 20 allgemeine Anordnung

UDES-XX 20 demonstriert die Artikulation

UDES-XX 20 einen Hang erklimmen

Wie Sie sehen können, gibt es zwar einige Vorteile für Mehrspurdesigns, aber für AFVs ist die zusätzliche Komplexität wirklich zu teuer für die Vorteile, die Sie erhalten. Bei aktuellen Panzern und in absehbarer Zukunft werden mehrspurige Konstruktionen wahrscheinlich nur bei marginalen Geländefahrzeugen erscheinen, bei denen die Vorteile sehr klar und mit anderen Mitteln nicht erreichbar sind.

Royal Marine Commandos in Viking MTVs

Es ist für Geländewagen ziemlich unpraktisch.

Wofür wird Lauffläche verwendet? - zur Unterstützung hoher Belastungen auf weichem Untergrund. Es bedeutet eines von zwei Dingen

1. Wenn eine dieser Laufflächen aus irgendeinem Grund versagt, gibt es auf dieser Seite/Kegel nicht genügend Unterstützung für hohe Lasten und Fahrzeugverluste. Da 4 Spuren in einer davon mal störanfälliger sind - mal unpraktischer (und mal komplexer). Wenn wir Stufen verwenden, sollten wir es vorziehen, so wenig wie möglich davon zu verwenden

-ODER-

2. Das Fahrzeug kann sich noch bewegen, wenn eine Stufe ausgefallen ist. Aber das bedeutet, dass diese Lauffläche nicht so stark belastet wird und durch eine viel einfachere und weniger komplexe Lösung ersetzt werden kann - ein Rad (z. B. Halbketten ).

Es gibt nur eine Ausnahme - extrem weiche Oberfläche. Es ist entweder Schnee (und selbst dort ist halb Ski, halb Lauffläche vorzuziehen) oder eine beliebige Oberfläche für Tausende-Tonnen-Fahrzeuge. Diese Ausnahme tritt jedoch auf, weil die Mittellast über eine noch größere Fläche verteilt werden muss (um ein Gleiten der Oberfläche zu verhindern) und (für Superschwergewichte) die relative Weichheit der Konstruktionselemente.

Für Militärfahrzeuge ist Qard / Split-Treaded daher ziemlich unpraktisch. In der UdSSR gab es Experimente mit geteilten Ketten für schwere Panzer. Und sie zeigten alle Mängel dieser Idee.

Roboter wie Packbot verwenden zwei Laufflächensätze. Einer ist stationär am Körper, der andere Satz ist auf rotierenden Flossen montiert, was zum Überwinden von Hindernissen nützlich ist.