1925年至1945年间的德国坦克制造流派催生了许多日后成为其设计典型特征的元素。起初,德国人大量借鉴模仿,但最终成品仍极具辨识度。与此同时,德国人总能以令人钦佩的执着(情商高:执着,情商低:一根筋),引入那些堪称“只有我们能做到”的技术方案。有时,其他国家也曾尝试效仿这些方案,但往往难以成功。更准确地说,这些尝试最终大多被放弃,因为结果就像带布谷鸟报时功能的钟表一样,让人搞不懂究竟有何用处。

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在戴姆勒-奔驰ZD 5上,克尼普坎普(Knipkamp)试验了配备橡胶履带板和润滑关节的履带。同时,我们也能看出为何需要采用交错式负重轮布局。这些小负重轮无法实现高速行进。

其中一项这样的技术方案便是著名的交错式负重轮履带行走装置。该装置并未在坦克上一出现便立即普及,真正使其声名大噪的是德国的“兽族”坦克系列。最有趣的是,二战后,不同国家都曾尝试采用这种设计,但最终仅停留在图纸和试验样车阶段。这一切与德国半履带式牵引车的历史颇为相似,而“交错式负重轮”的设计理念恰恰源自于此。今天,就让我们来聊聊这一在二战期间成为德国装甲车辆标志性特征的系统。

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克劳斯-玛菲(Krauss-Maffei)RMZ 100——首款采用“交错式负重轮”的车辆

首先,有必要澄清一些与坦克履带行走装置相关的问题。装甲车辆的“双腿”与发动机等部件同样重要。如今,坦克履带行走装置的外观已基本定型,主要装甲车辆流派也趋于统一(尽管如此,试验仍在继续)。而在20世纪20至30年代,人们还在探索最优方案。更何况,当时坦克战斗全重和行驶速度的要求都在不断提高。因此,坦克的更新换代速度更快,而履带行走装置的变革则更为频繁。

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量产型的Sd.kfz.8保留了平衡式悬挂装置。

提高机动性要求成为推动履带行走装置进步的主要动力。20世纪20年代(甚至更晚时期)的坦克履带行走装置,其行驶速度相对较低,仅为15-30公里/小时。它们通常配备小直径负重轮,当速度超过30公里/小时时,履带板就会出现过热问题。德国人仿制英国维克斯-卡登-洛伊德(Vickers-Carden-Loyd)拖拉机履带行走装置并非偶然。该设计可使行驶速度达到40、50公里/小时甚至更高。当然,德国人仿制后的速度达到了40公里/小时,而为二号坦克(Pz.Kpfw.II)设计的履带行走装置则需大幅改进,不过这些已是细节问题。

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5吨级的Sd.Kfz.6已采用扭杆悬挂装置。

德国人——确切地说,是武器部第6处——对“交错式负重轮”的探索历时颇久。而且,可以说这一探索是从边缘领域起步的。因为起初他们需要的并非高速坦克,而是高速火炮牵引车。根据1926年下达的任务要求,需要研制一种牵引车,能够以不低于50公里/小时的底盘速度牵引8吨重的火炮系统。围绕这一主题的尝试历经波折,然而首次成功正是在这一领域取得的。与此同时,最初的“交错式负重轮”设计也应运而生。

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这是经典的坦克“交错式负重轮”布局,配备平衡杆,且两侧平衡杆朝向相反。

德国半履带式底盘的履带行走装置进化历程与坦克颇为相似。先是尝试引入国外设计理念,随后是自主研发但陷入死胡同的方案,接着便实现了突破。而且,在这两个领域,核心人物都是海因里希·恩斯特·克尼普坎普(Heinrich Ernst Knipkamp)。牵引车不仅需要具备高速性能,还需行驶平稳。而实现平稳行驶的关键在于载荷的均匀分布,即负重轮数量越多越好。这正是需要大量小直径负重轮的原因,但如前所述,这些负重轮在高速行驶时表现欠佳。于是,采用交错式负重轮布局的克劳斯-玛菲(Krauss-Maffei)RMZ 100牵引车应运而生。

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VK 6.01——首款采用“交错式负重轮”的德国坦克

这一设计方案一举解决了多个问题。首先,负重轮直径较大,在高速行驶时性能优异。其次,由于采用交错式布局,原本只能安装2对负重轮的空间,现在可容纳4对,即两组“中央”负重轮和每组各2个的“外侧”负重轮。这不仅增加了负重轮数量,还增大了履带接触面积。第三,负重轮设计得较为轻便,便于更换(当然,更换内侧负重轮时,操作难度堪比杂技表演)。在克尼普坎普设计的所有底盘方案中,这一方案最为成功。

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D.W.II原本计划采用直径更小的负重轮,但这一想法很快被否决。尽管如此,VK 30.01(H)仍采用了类似的履带行走装置。

最早采用这种履带行走装置的牵引车,包括Sd.Kfz.7、Sd.Kfz.8和Sd.Kfz.6,均采用板簧平衡式悬挂装置。随后,克尼普坎普借鉴了保时捷的扭杆悬挂设计,并对其进行改进优化,推出了Sd.Kfz.10、Sd.Kfz.11和Sd.Kfz.9等底盘。此后,Sd.Kfz.6也换装了扭杆悬挂,同时牵引车的长度和负重轮数量也进一步增加。最初,扭杆悬挂采用传统布局,即右侧平衡杆向后偏移。这带来了一定操作困难,因为存在微小偏移量。随后,克尼普坎普设计了新方案,两侧平衡杆朝向相反,使负重轮无需偏移即可安装。

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戴姆勒-奔驰力推平衡式悬挂,但这一设计并非最优解。

这种履带行走装置在20世纪30年代后半期被应用于坦克设计。最初,这种履带行走装置被用于研发“竞速型”坦克,如VK 6.01(Pz.Kpfw.I Ausf.C)和VK 9.01(Pz.Kpfw.II Ausf.G)。随后,武器部第6处开始将这种交错式负重轮布局方案推广至中型和重型坦克。对于重型坦克而言,该方案有助于更均匀地分配载荷,提升行驶平稳性。而中型坦克采用“交错式负重轮”则是出于另一原因:实践表明,Z.W.38的小直径负重轮在车速超过40公里/小时时,会导致履带板过热。

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Pz.Kpfw.Tiger Ausf.E(虎式坦克E型),经典的“交错式负重轮”布局。

值得注意的是,“交错式负重轮”并不必然意味着采用复杂的双扭杆悬挂系统及反向平衡杆设计。例如,戴姆勒-奔驰曾尝试发展板簧平衡式悬挂系统,但结果却弄巧成拙,设计复杂得如同华而不实的布谷鸟钟。保时捷公司(Porsche K.G.)在履带行走装置的演进过程中,则提出了“半交错式”方案,即采用平衡式扭杆悬挂,但负重轮组部分重叠,从而在增大接触面积的同时,简化了维护流程。

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同样经典的“交错式负重轮”维护场景。

实际上,“交错式负重轮”的主要问题在于维护。一方面,单个负重轮重量较轻,理论上更易于拆卸;但若要在野外为“虎”式或“黑豹”坦克更换内侧负重轮,则堪称一场噩梦。此外,该设计在生产过程中也存在诸多问题。双扭杆结构需要在车体侧板上钻制大量孔洞,例如“黑豹”坦克每侧需钻制16个扭杆和平衡杆安装孔。而保时捷公司为“猎虎”坦克设计的悬挂系统,则仅需钻制悬挂节点安装孔。

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不过,你们还没见过“黑豹”坦克的悬挂呢。

在此背景下,1944年德国开始着手优化悬挂系统及“交错式负重轮”布局,也就不足为奇了。最讽刺的是,武器部第6处否决了保时捷公司的悬挂设计,自己却转而推广极为相似的方案——即平衡式悬挂。著名的E-50/E-75坦克悬挂系统便采用了类似设计,但其负重轮为单排式,而非“兽族”坦克的双排式。至于设计者如何分配载荷,这倒是个有趣的问题。1944年4月,阿尔凯特(Alkett)公司提出“半交错式”方案时,仍采用双排负重轮设计。无论如何,所有替代悬挂系统的尝试均以失败告终。武器部第6处既未能拿出自己的方案,又否决了其他研究成果。随后,战争便戛然而止。

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在这方面,“虎”式坦克的设计还算相对简单。

值得注意的是,部分国家——尤其是法国——曾尝试采用交错式负重轮布局与反向平衡杆扭杆悬挂系统,但仅停留在试验阶段(OT-810坦克除外,因其基于现有底盘改造)。履带式底盘的研发经验表明,为满足负重轮数量需求,可采用“中等”直径(600-700毫米)负重轮配合托带轮的方案。此类负重轮不会过热,无需复杂的平衡杆布局,也无需采用交错式设计。当然,这种负重轮更重,但重量差异有限,且野外更换更为便捷。

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保时捷公司的“半交错式”方案。

最后需指出的是,“交错式负重轮”并非技术发展的死胡同。实践表明,这种负重轮布局既有优势也有劣势,因此未来仍存在应用可能。毕竟,其高行驶平稳性毋庸置疑。然而,就当前技术发展水平而言,“交错式负重轮”并非最优解。如前所述,存在更简单的方案可实现相同目标。因此,克尼普坎普的设计方案目前仍束之高阁。

参考资料来源:
俄罗斯联邦中央武装力量博物馆(ЦАМО РФ)
美国国家档案记录管理局(US NARA)
德国联邦档案馆(Bundesarchiv)
《德国陆军半履带式车辆1909-1945》,作者:瓦尔特·J·施皮尔伯格(Walter J. Spielberger)、希拉里·L·多伊尔(Hilary L. Doyle),出版社:Motorbuch Verlag,2003年
《装甲车辆文集第22-4期——中型8吨牵引车(Sd.Kfz7)》,作者:托马斯·L·延茨(Thomas L. Jentz)、希拉里·L·多伊尔(Hilary L. Doyle)、卢卡斯·弗里德利(Lukas Friedli),2013年

作者:Юрий Пашолок