¿Existen ventajas en el uso de un sistema de orugas divididas o de cuatro bandas de rodadura para un vehículo?

De hecho, hay algunas ventajas de tener múltiples bandas de rodadura.

Una gran ventaja está en la geometría. Con dos escalones, la inclinación del tanque (el ángulo entre la nariz del vehículo y la horizontal) está en una línea tangente al suelo debajo del centro de masa del vehículo. En terreno mayormente nivelado, esto no significa nada. Sin embargo, cuando el suelo cambia de elevación repentinamente, puede convertirse en un problema. A modo de ejemplo, así es como se ve un tanque de dos huellas al subir una colina.

La inclinación del tanque todavía está en ángulo como si estuviera en la ladera, aunque el suelo ya se ha allanado. Esto tiene una serie de problemas. El tanque tiene una tracción limitada con la mitad de sus huellas en el aire. El vientre menos blindado está expuesto al fuego enemigo. El conductor está mirando al cielo y no puede ver lo que está directamente frente a él. El cañón principal no se puede ajustar mucho en la dirección vertical, por lo que los grandes cambios en el tono tienen un gran impacto sobre dónde puedes disparar y dónde no. Después de que el centro de masa del tanque llega a la cima de la colina, la parte delantera se estrella contra el suelo. Eso no es bueno para su suspensión, y es aún peor para los pobres ocupantes que de repente son lanzados de 8 a 10 pies hacia abajo mientras están atrapados en una lata de metal estrecha.

Si en cambio tuvieras cuatro huellas en lugar de dos, puedes manejar mucho mejor los cambios de terreno. Cada uno de los cuatro peldaños puede estar en un ángulo diferente. Esto hace que el paso del tanque sea aproximadamente igual al promedio de los pasos de las bandas de rodadura individuales (la geometría en realidad es mucho más complicada que eso, pero está lo suficientemente cerca para propósitos de discusión). En la foto de arriba, un tanque de cuatro huellas tendría sus huellas delanteras planas en la cima de la colina y el cuerpo del tanque estaría en la mitad del ángulo que se muestra. En lugar de cerrarse de golpe después de llegar a la cima de la colina, el tanque se nivelaría gradualmente ya que los cuatro escalones permanecerían en contacto con el suelo todo el tiempo.

Sin embargo, aquí hay un inconveniente. Imagina en esa foto que el cerro tuviera forma de 'V' invertida. Después de que el tanque llegó a la cima de la colina, inmediatamente se enfrentó a una fuerte pendiente descendente. Un tanque de cuatro escalones podría atascarse en la parte superior de una colina de este tipo, al igual que un camión. Un tanque de dos bandas de rodadura no puede quedar centrado alto, por lo que continuaría sin obstáculos. Sería un viaje absurdamente desagradable para cualquiera que estuviera dentro, pero no se atascaría.

Otra ventaja potencial de la que he oído hablar de los vehículos con varias bandas de rodadura es el desgaste de la banda de rodadura. Las ruedas en las esquinas delantera y trasera mantienen la banda de rodadura en tensión. Incluso desde la época de da Vinci , se sabía que un cable más corto generalmente puede soportar más tensión de tracción que un cable más largo. Tener varias bandas de rodadura más pequeñas significa que se mantiene menos tensión en la banda de rodadura, lo que da como resultado menos fallas relacionadas con el estrés. Algunas de las fotos en las otras respuestas muestran una rueda superior adicional que hace que la banda de rodadura siga un patrón triangular, lo que reduce aún más la cantidad de banda de rodadura que se mantiene en tensión.

Otra ventaja es que los vehículos con orugas tienen un motor separado para cada banda de rodadura. A medida que los tanques aumentan de tamaño, en algún momento se vuelven tan pesados ​​que no existe una forma práctica de propulsarlos usando solo dos motores (los motores se vuelven demasiado grandes para el chasis o requieren más combustible del que puede transportar). Tener más bandas de rodadura significa que puede tener más motores. Cada uno de esos motores puede ser mucho más pequeño que los motores de un vehículo de dos bandas de rodadura. Este diseño puede ser más económico, más eficiente en el consumo de combustible y puede generar más potencia en general. Muchos vehículos con ruedas diseñados para tirar de cargas extremas (como el MAZ-7907 soviético ) utilizan un enfoque similar de un motor por rueda para generar suficiente potencia.

Vale la pena señalar que uno de los rovers de Marte propuestos (para la misión Pathfinder en 1995) era un quad-track:

No he podido averiguar mucho sobre el diseño de este rover, así que si alguien sabe quién lo construyó o tiene más información, me gustaría saber más. Curiosamente, notará que esta máquina en particular no tiene ruedas locas ni boogies debajo de sus orugas. Eso es porque es un ELMS (sistema de movilidad de bucle elástico) que utiliza una banda de titanio como pista...

Otro quad-track es el tuckers sno-cat:

Así que este tipo de vehículo definitivamente existe. ¿Por qué son más comunes los vehículos de dos vías? Aquí hay un par de pensamientos:

1. Dirección Los dos vehículos que se muestran arriba tienen mecanismos de dirección que giran las orugas. Un vehículo de dos orugas no tiene que
2. Tren motriz Un vehículo de dos orugas tiene un solo diferencial y dos frenos. ¿Un quad-track requeriría tres diferenciales y cuatro frenos? O cuatro motores. O algo.
3. Complejidad Un vehículo de cuatro orugas tiene dos orugas más, dos mecanismos más complicados que pueden fallar. Del mismo modo, un quad-track requiere suspensión adicional: las propias pistas se mueven hacia arriba y hacia abajo. ¡Observe que ni el sno-cat ni el rover tienen los típicos boogies de tanque! En vehículos realmente grandes, es posible que necesite ambos tipos de suspensión.

Sin embargo, como constructor de vehículos con orugas micro RC , puedo decirle que un quad-track sería mucho mejor para lidiar con obstáculos como troncos caídos y escalones. Un vehículo de dos orugas tiende a tener su morro arriba hasta que se inclina hacia atrás. Una vía cuádruple de tamaño equivalente haría que el vehículo se moviera horizontalmente en situaciones en las que una vía doble se inclinaría hacia atrás:

Entonces, ¿qué podemos hacer para mitigar algunos de los problemas y terminar con un entorno en el que puedas tener un quad-track?

Bueno, muchos de los problemas desaparecen si tienes una [célula de combustible, reactor de fusión, fuente eléctrica handwavium]. Esto significa que puede eliminar todos los problemas del tren de transmisión. Los vehículos actuales no pueden hacer esto porque es poco probable que la introducción de sistemas de propulsión híbridos de alta potencia en un vehículo militar aumente la confiabilidad, pero si se puede encontrar un sistema eléctrico que no sea un generador de gasolina...

Redundancia. Una banda de rodadura es un solo cuerpo, y si se corta, toda la unidad de transmisión es inútil. Si esa es su única unidad de accionamiento en un lado, todo lo que puede hacer es girar en círculos y listo. Si todavía tienes una unidad de conducción activa en ese lado, es posible que te quede algo de movilidad para retirarte o recuperar la formación con tus aliados. (El rover Spirit es un ejemplo interesante de múltiples ruedas independientes que le permitieron continuar operando a pesar de la falla total de una de sus ruedas ; el principio es similar para las bandas de rodadura independientes).

Suspensión independiente. Un vehículo con múltiples bandas de rodadura articuladas de forma independiente puede mantenerlas todas en contacto con el suelo en una variedad mucho más amplia de perfiles que un solo par de bandas más largas. Para un vehículo más grande, como suelen ser muchos tanques de ciencia ficción, esto podría ser esencial para maniobrar de manera efectiva en el mismo terreno que los tanques de tamaño moderno. Uno o ambos pares pueden articularse lateralmente como se menciona en la respuesta de EstimatorNoiseless para una mejor maniobrabilidad.

Modularidad. En un entorno de ciencia ficción en el que puede estar estableciendo operaciones en un planeta fronterizo o en un páramo desierto, el espacio en las fábricas y los almacenes es escaso. Ser capaz de reutilizar unidades motrices y bandas de rodadura entre vehículos de diferentes tamaños podría beneficiar a su cadena de suministro.

Tamaño completo. Los vehículos con bandas de rodadura más grandes del mundo real, como los transportadores de orugas que llevaban Saturn V completos y transbordadores espaciales a la plataforma de lanzamiento, a menudo tienen más de dos bandas de rodadura . Bagger 228 , una excavadora, tiene doce secciones de banda de rodadura separadas montadas en tres grupos de cuatro. Presumiblemente, a estas escalas, alguna combinación del peso de las orugas (más difícil hacer que giren) y sus dimensiones físicas (más difícil encontrar una fábrica con máquinas lo suficientemente grandes para fabricarlas) hace que los diseños de dos vías no sean prácticos. Por supuesto, en el mundo real no hay un uso militar particular para un tanque de este tamaño, pero eso nunca detuvo la ciencia ficción.

Existe otro propósito de nicho para los vehículos de gran tamaño con orugas divididas. Son bastante comunes en grandes tractores agrícolas. El uso de orugas en tractores grandes tiene el mismo propósito que la distribución de carga mencionada en la respuesta de ksbes. El suelo labrado puede ser blando y suelto, pero también es de interés del agricultor evitar la compactación de los suelos (lo que puede afectar negativamente la productividad de sus campos). Más área de superficie significa menos compactación del suelo a medida que el tractor se mueve sobre él. Tener orugas cuádruples también permite que el tractor maximice las cargas arrastradas (especialmente sobre terreno irregular), ya que una mayor área de superficie aumentará la tracción. Dicho esto, existe una compensación de los costos de mantenimiento que suelen ser mucho más altos en los vehículos con orugas que con los neumáticos.

Conduzco uno de estos tractores de cuatro orugas. Cuando lleva un bote salvavidas, el peso total supera los 56.000 kg y es capaz de hacer 16 km/h sobre terreno llano con esa carga. La suspensión no tiene resortes, pero debido a la articulación del vehículo y a que las cuatro orugas se impulsan hidráulicamente y pueden inclinarse de forma independiente para adaptarse al terreno, ¡es increíblemente capaz para sus 20 m de longitud!

Las cuatro orugas también aumentan la superficie en contacto con la playa, por lo que, a pesar de su peso, el vehículo puede circular sobre arena blanda sin atascarse.

Para aquellos que estén interesados, aquí hay un video que muestra para qué se usa este vehículo: https://www.youtube.com/watch?v=MZ75LIOavbs&t=70s

Como mencionan otras respuestas, si el vehículo solo tuviera dos orugas, se balancearía peligrosamente al atravesar colinas o terrenos ondulados. Las cuatro pistas se ajustan mucho mejor a la superficie.

Hacia el final de la Unión Soviética, hubo muchos diseños experimentales de tanques y AFV en un intento de obtener una superioridad decisiva sobre los AFV occidentales que avanzaban rápidamente. Una característica común en estos diseños fue la propuesta de usar un cañón de 152 mm para lanzar cantidades masivas de energía cinética incluso contra tanques occidentales fuertemente blindados que llevaban armadura compuesta, así como un enorme proyectil HE o HEAT para apoyo de fuego contra objetivos sin armadura o con armadura ligera.

La última evolución fue el Objekt 490 . Este era un vehículo muy bajo que montaba un cañón de 152 mm en una torreta de desplazamiento limitado. El sistema de 4 orugas no brindaba las ventajas de articulación que podría encontrar en un tractor, ya que el chasis era una sola unidad, pero la disposición permitía el uso de dos motores separados (las marchas por carretera se podían realizar con un motor apagado para una mejor economía de combustible). ), menor presión sobre el suelo y la capacidad de continuar moviéndose en caso de que se dañen dos juegos de orugas (uno a cada lado, obviamente). Puedes ver el diseño en estas ilustraciones.

Disposición del objeto 490

Vista lateral del objeto 490

Vista trasera del Objekt 490. El arma está completamente atravesada hacia atrás y, por lo tanto, es imposible disparar.

Suecia también realizó algunos trabajos experimentales al mismo tiempo, buscando reemplazar el tanque Striv 103 "S". Una idea investigada fue el UDES-XX-20, que esencialmente amplió la idea del vehículo de terreno marginal articulado BV-206 en una máquina de combate completamente blindada. Para el terreno sueco, la baja presión sobre el suelo y la articulación habrían sido muy útiles, pero costosas y mecánicamente complejas. El ejército y el gobierno suecos finalmente decidieron que los costos de crear un tanque "sueco" único superaban con creces los beneficios, y Suecia adoptó una versión del Leopard 2 en su lugar.

UDES-XX 20 arreglo general

UDES-XX 20 demostrando articulación

UDES-XX 20 subiendo una pendiente

Como puede ver, si bien existen algunas ventajas en los diseños de múltiples pistas, para los AFV, la complejidad adicional realmente tiene un costo demasiado alto para las ventajas que obtiene. Para los tanques actuales y en el futuro previsible, los diseños de orugas múltiples probablemente solo aparecerán en vehículos de terreno marginal donde las ventajas son muy claras e inalcanzables por otros medios.

Royal Marine Commandos en Viking MTV's

Es bastante poco práctico para vehículos todo terreno.

¿Para qué sirve la banda de rodadura? - para soportar cargas elevadas sobre superficies blandas. Significa una de dos cosas

1. si alguno de estos escalones falla por algún motivo, no hay suficiente apoyo para una carga alta en este lado/cono y el vehículo pierde la capacidad de moverse. Dado que 4 pistas son veces más propensas a fallar en una de ellas, son veces más poco prácticas (y veces más complejas). Si estamos usando bandas de rodadura, debemos preferir usar la menor cantidad posible de ellas.

-O-

2. el vehículo todavía puede moverse con una banda de rodamiento fallada. Pero eso significa que no hay tanta carga en esa banda de rodadura y se puede reemplazar con una solución mucho más simple y menos compleja: una rueda (es decir, semiorugas )

Solo hay una excepción: una superficie extremadamente suave. O es nieve (e incluso allí es preferible mitad esquí-mitad banda de rodadura), o cualquier superficie para vehículos de miles de toneladas. Pero esta excepción ocurre debido al requisito de distribuir la carga media en un área aún mayor (para evitar el deslizamiento de la superficie) y (para superpesados) la relativa suavidad de los elementos de construcción.

Por lo tanto, para los vehículos militares, la banda de rodadura dividida es bastante poco práctica. Hubo experimentos con orugas divididas para tanques pesados ​​​​en la URSS. Y mostraron todos los defectos de esa idea.

Los robots como packbot usan dos juegos de bandas de rodadura. Uno está estacionario en el cuerpo, el otro conjunto está montado en aletas giratorias, lo que es útil para superar obstáculos.