感谢上面的答主给的资料,基本阐明了垂稳的结构。
谢尔曼的垂稳是威斯汀豪斯的产品,基本上就是基于一个陀螺仪控制电磁与液压机构对火炮进行稳定。早期型号结构比较复杂,使用起来也比较麻烦,很多装备谢尔曼的部队即使是翻遍整个部队都找不到一个会用它的人,结果导致许多部队不愿意使用垂稳,甚至认为这东西完全没用。但是实际上,只要乘员掌握了正确的使用方法,那么垂稳的确能够带来很大的战术优势。
垂稳的核心是一个陀螺仪。谢尔曼垂稳的陀螺仪由一个电动机来驱动。陀螺仪利用了陀螺的定轴性的特点。
如图,蓝色为陀螺,工作时会高速旋转,土黄色为陀螺架,陀螺架也可以相对绿色的框架发生相对的转动。如果绿色的架子在水平向上(垂直于屏幕)发生了转动,正常情况下由于黄色的框架与陀螺都安装在绿色框架之上,因此它们会一起发生转动。但是当陀螺处在高速旋转的状态时,则陀螺轴向方向会保持稳定,即黄色框架将不会同绿色框架一起转动,而会保持在原来的位置。
那么,我们如何利用这一点呢?如图,左边是俯视图,从上面看火炮,炮塔与陀螺仪的关系,陀螺仪的绿框与火炮固定在一起。右图是侧视图,上图为火炮水平状态,下图为火炮有一定仰角的状态。当火炮仰角与陀螺仪轴指向不符的时候,陀螺仪会一直保持它的旋转轴的指向。我们可以利用这一点来达到稳定火炮的目的。陀螺仪的部分结束后,下面就是电磁控制机构的部分了:
根据上面答主给出的杂志内容,我们能大致得到谢尔曼垂稳电磁控制机构的大致结构:
如图,电流分左右两边经过两个电阻给左右两个电磁铁供电。由于两侧电阻相同,因此两侧电磁铁产生的吸力相同。电磁铁直接作用于液压阀平衡臂。由于两侧电磁铁吸力相同,因此液压阀平衡臂平衡,两侧液压阀位置相同。此时的前提条件是火炮仍然位于预定的位置上,陀螺仪轴并未发生偏转。
设若此时火炮发生了俯仰,偏离了预定的角度,因此陀螺仪轴也随之偏离预定角度,陀螺仪轴搅动电阻丝,使若干根电阻丝发生接触,由于此时电流流经的电阻丝总长度减少,因此流经左电磁铁的电流增大,左电磁铁吸力加强,液压平衡臂失衡,左液压阀开启幅度增加,右液压阀开启程度减少。下一步就是液压机构的部分了:
谢尔曼垂稳液压机构的核心就是个油泵了。这个油泵是个标准的齿轮泵,中间那个齿轮是主动轮,带动左右两个齿轮工作,液压油被夹带在两个齿轮中间的部分被从油池当中送到液压管路中。注意由于齿轮转向的问题,两侧泵油方向是相反的。从每个油泵出来的液压油有两条路径,一条是去往控制火炮俯仰的液压油缸,一条是流经液压阀(即图中红色部分)再次返回油池当中。而这里的液压阀,就是我们上面提到的被电磁机构(蓝色部分)控制的那两个液压阀。正常情况下,液压阀平衡臂处于平衡状态,两侧液压阀开启程度一致,因此两条液压管路内压力均衡,两条管路中经过液压泵分别流向火炮俯仰动作油缸和流经液压阀流回油池的液压油比例是一致的,此时火炮俯仰动作油缸内活塞两侧油压相等,活塞不动作。
当陀螺仪轴发生偏转,接触电阻片,增大某侧电磁铁电压,某侧液压阀开启程度加大,对侧液压阀开启程度减少,此时两个液压管路中压力出现差别,液压阀关闭的一侧更多液压油被迫前往进入液压油缸的管路,而另一侧由于阀门大开,更多的液压油流回油池,液压油缸管路内油压下降,因此液压油缸内活塞动作,推动火炮俯仰。
谢尔曼的液压动作油缸。注意它与火炮耳轴的距离很近,操纵力臂很短。与此同时图中也可见液压管路实际上也很细。这是因为谢尔曼的火炮重心恰好落在火炮耳轴处,几百公斤的火炮即使只用一根手指就能轻松的推动它进行俯仰动作,因此伺服机构也没必要搞得很大。早期仍然在使用炮管较短的M2 75炮的格兰特和谢尔曼,为了保证重心平衡,而在炮口处加了一块配重。
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