Системы гусеничного движения: история и развитие.

Введение

Система передвижения транспортных средств

Непрерывный ход или гусеничный ход – это система передвижения транспортных средств, используемая в гусеничных машинах, работающая на непрерывной ленте из траков или траковых пластин, приводимых в движение двумя или более колесами. Большая площадь поверхности гусениц лучше распределяет вес транспортного средства, чем стальные или резиновые шины на аналогичном транспортном средстве, что позволяет гусеничным машинам преодолевать мягкую почву с меньшей вероятностью застревания из-за проваливания. Современные непрерывные гусеницы могут быть изготовлены из мягких ремней из синтетического каучука, усиленных стальными тросами, в случае более легкой сельскохозяйственной техники. Более распространенный классический тип – это цепной гусеничный ход из стальных пластин (с резиновыми подушками или без них), также называемый гусеницей или танковой гусеницей. Польский математик и изобретатель Йозеф Мария Хоене-Вронский разработал гусеничные транспортные средства в 1830-х годах для конкуренции с железными дорогами. В 1837 году капитан русской армии Дмитрий Андреевич Загряжский (1807 – после 1860) разработал "экипаж с подвижными гусеницами", который он запатентовал в том же году, но из-за недостатка средств и интереса со стороны производителей он не смог построить рабочий прототип, и его патент был аннулирован в 1839 году.

Паровой плуг Хиткота

Запатентованный в 1832 году Джоном Хиткотом (также Хиткотом), депутатом парламента от Тивертона, паровой плуг Хиткота был продемонстрирован в 1837 году, и, к счастью, пресса опубликовала гравюру этого необычного гусеничного транспортного средства. Непрерывные гусеницы были изготовлены из деревянных секций, прикрепленных болтами к непрерывным железным полосам, которые приводились в движение "барабанами" на каждом конце. Прочное шасси обеспечивало опоры для барабанов и несло паровой двигатель, топливо и лебедку. Шасси поддерживалось "множеством маленьких колес или роликов", которые катились по нижним железным полосам, "тем самым образуя идеально переносимую и гладкую дорогу для платформы". Диаметр барабанов составлял , расстояние между ними – . Ширина каждой гусеницы составляла , с зазором между ними, что давало общую ширину . Двухцилиндровый паровой двигатель мог использоваться как для привода плуговой лебедки, так и для движения транспортного средства со скоростью до 3 км/ч. Несмотря на то, что машина весила 30 тонн вместе с 6 тоннами топлива, давление на грунт составляло всего , что значительно меньше, чем у человека. Успешная демонстрация была проведена 20 апреля 1837 года на Красном Мосу в Болтон-ле-Мурс. Паровой плуг был потерян, когда случайно провалился в болото и был заброшен, поскольку у изобретателя не было средств для продолжения разработки.

Колесо дродное Бойделл (1846)

Хотя это не было сплошным полотном, как колеса, известные сегодня, колесо дреднаут или "бесконечное железнодорожное колесо" было запатентовано британским инженером Джеймсом Бойделем в 1846 году. В конструкции Бойделя ряд плоских опор прикреплен к периферии колеса, распределяя вес. В Крымской войне, проходившей с октября 1853 года по февраль 1856 года, успешно применялись несколько конных повозок, телег и лафетов для орудий. Королевский арсенал в Вулвиче производил колеса дреднаут. Рекомендательное письмо подписал сэр Уильям Кодрингтон, генерал, командующий войсками в Севастополе. Бойделл запатентовал улучшения своей конструкции в 1854 году (№ 431) – в год, когда его колесо дреднаут впервые было применено к паровой машине, – и в 1858 году (№ 356), последнее из которых представляло собой непрактичное временное решение, заключавшееся в подъеме одного из ведущих колес для облегчения поворота. Ряд производителей, включая Ричарда Баха, Ричарда Гарретта и сыновей, Чарльза Беррелла и сыновей и Clayton & Shuttleworth, использовали патент Бойделя по лицензии. Британские военные проявляли интерес к изобретению Бойделя с самого начала. Одной из целей была транспортировка миномета Малле, гигантского 36-дюймового орудия, находившегося в разработке, но к концу Крымской войны миномет не был готов к использованию. Подробный отчет об испытаниях паровой тяги, проведенных специальным комитетом Совета по вооружению, был опубликован в июне 1856 года, к моменту окончания Крымской войны, что сделало миномет и его транспортировку неактуальными. В ходе этих испытаний двигатель Гарретта был испытан на Пламстед Коммон. Двигатель Гарретта был представлен на параде лорда-мэра в Лондоне, а в следующем месяце этот двигатель был отправлен в Австралию. Паровой трактор с колесами дреднаут был построен на заводах Баха в Бирмингеме и использовался с 1856 по 1858 год для вспашки земли в Тетфорде; а первое поколение двигателей Burrell/Boydell было построено на заводах Святого Николая в 1856 году, также после окончания Крымской войны. В период с конца 1856 по 1862 год Burrell изготовил не менее двадцати двигателей, оснащенных колесами дреднаут. В апреле 1858 года журнал The Engineer опубликовал краткое описание двигателя Clayton & Shuttleworth, оснащенного колесами дреднаут, который был поставлен не западным союзникам, а российскому правительству для перевозки тяжелой артиллерии в Крыму в послевоенный период. Паровые тракторы с колесами дреднаут имели ряд недостатков и, несмотря на разработки конца 1850-х годов, не получили широкого распространения.

Although not a continuous track in the form encountered today, a dreadnaught wheel or "endless railway wheel" was patented by the British Engineer James Boydell in 1846. In Boydell's design, a series of flat feet are attached to the periphery of the wheel, spreading the weight. A number of horse drawn wagons, carts and gun carriages were successfully deployed in the Crimean War, waged between October 1853 and February 1856, the Royal Arsenal at Woolwich manufacturing dreadnaught wheels. A letter of recommendation was signed by Sir William Codrington, the General commanding the troops at Sebastopol. Boydell patented improvements to his wheel in 1854 (No. 431) – the year his dreadnaught wheel was first applied to a steam engine – and 1858 (No. 356), the latter an impracticable palliative measure involving the lifting one or other of the driving wheels to facilitate turning. A number of manufacturers including Richard Bach, Richard Garrett & Sons, Charles Burrell & Sons and Clayton & Shuttleworth applied the Boydell patent under licence. The British military were interested in Boydell's invention from an early date. One of the objectives was to transport Mallet's Mortar, a giant 36 inch weapon which was under development, but, by the end of the Crimean War, the mortar was not ready for service. A detailed report of the tests on steam traction, carried out by a select Committee of the Board of Ordnance, was published in June 1856, by which date the Crimean War was over, consequently the mortar and its transportation became irrelevant. In those tests, a Garrett engine was put through its paces on Plumstead Common. The Garrett engine featured in the Lord Mayor's show in London, and in the following month that engine was shipped to Australia. A steam tractor employing dreadnaught wheels was built at Bach's Birmingham works, and was used between 1856 and 1858 for ploughing in Thetford; and the first generation of Burrell/Boydell engines was built at the St. Nicholas works in 1856, again, after the close of the Crimean War. Between late 1856 and 1862 Burrell manufactured not less than a score of engines fitted with dreadnaught wheels. In April 1858, the journal The Engineer gave a brief description of a Clayton & Shuttleworth engine fitted with dreadnaught wheels, which was supplied not to the Western Allies, but to the Russian government for heavy artillery haulage in Crimea in the post war period. Steam tractors fitted with dreadnaught wheels had a number of shortcomings and, notwithstanding the creations of the late 1850s, were never used extensively.

Бесконечная железная дорога Джона Фаулера (1858)

В августе 1858 года, более чем через два года после окончания Крымской войны, Джон Фаулер подал заявку на британский патент № 1948 на другую конструкцию "Бесконечной железной дороги". На иллюстрации к изобретению Фаулер использовал пару колес одинакового диаметра с каждой стороны своего транспортного средства, вокруг которых пара зубчатых колес охватывала "трассу" из восьми соединенных сегментов, с небольшим поддерживающим/ведущим колесом между каждой парой колес для поддержания "трассы". Состоящая всего из восьми секций, "трасса" по сути имеет "продольную" конструкцию, как и в первоначальном проекте Бойдела. Конструкция Фаулера является предшественником многосекционной гусеницы, в которой используется относительно большое количество коротких "поперечных" траков, как предлагал сэр Джордж Кейли в 1825 году, а не небольшое количество относительно длинных "продольных" траков. После патента Фаулера 1858 года, в 1877 году русский изобретатель Фёдор Блинов создал гусеничное транспортное средство под названием "вагон, движущийся по бесконечным рельсам". Оно не имело собственной тяги и приводилось в движение лошадьми. Блинов получил патент на свой "вагон" в 1878 году. С 1881 по 1888 год он разработал паровой гусеничный трактор. Этот самоходный гусеничный аппарат был успешно испытан и представлен на сельскохозяйственной выставке в 1896 году. В целом, хотя разработка непрерывной гусеницы привлекала внимание многих изобретателей в 18-м и 19-м веках, широкое использование и внедрение непрерывной гусеницы относится к 20-му веку, главным образом в Соединенных Штатах и Англии. Малоизвестный американский изобретатель Генри Томас Стит (1839–1916) разработал прототип непрерывной гусеницы, который был запатентован в различных вариантах в 1873, 1880 и 1900 годах. Последний патент касался применения гусеницы к прототипу внедорожного велосипеда, построенного для его сына. Прототип 1900 года сохранился в семье Стита. Фрэнк Бимонд (1870–1941), менее известный, но значимый британский изобретатель, разработал и построил гусеничные дорожки, получив на них патенты в ряде стран в 1900 и 1907 годах.

In August 1858, more than two years after the end of the Crimean War, John Fowler filed British Patent No. 1948 on another form of "Endless Railway". In his illustration of the invention, Fowler used a pair of wheels of equal diameter on each side of his vehicle, around which pair of toothed wheels ran a 'track' of eight jointed segments, with a smaller jockey/drive wheel between each pair of wheels, to support the 'track'. Comprising only eight sections, the 'track' sections are essentially 'longitudinal', as in Boydell's initial design. Fowler's arrangement is a precursor to the multi section caterpillar track in which a relatively large number of short 'transverse' treads are used, as proposed by Sir George Caley in 1825, rather than a small number of relatively long 'longitudinal' treads. Further to Fowler's patent of 1858, in 1877, a Russian, Fyodor Blinov, created a tracked vehicle called "wagon moved on endless rails". It lacked self propulsion and was pulled by horses. Blinov received a patent for his "wagon" in 1878. From 1881 to 1888 he developed a steam powered caterpillar tractor. This self propelled crawler was successfully tested and featured at a farmers' exhibition in 1896. In short, whilst the development of the continuous track engaged the attention of a number of inventors in the 18th and 19th centuries, the general use and exploitation of the continuous track belonged to the 20th century, mainly in the United States and England. A little known American inventor, Henry Thomas Stith (1839–1916), had developed a continuous track prototype which was, in multiple forms, patented in 1873, 1880, and 1900. The last was for the application of the track to a prototype off road bicycle built for his son. The 1900 prototype is retained by his surviving family. Frank Beamond (1870–1941), a less commonly known but significant British inventor, designed and built caterpillar tracks, and was granted patents for them in a number of countries, in 1900 and 1907.

Первый коммерческий успех (1901)

Первый эффективный непрерывный ход был не только изобретен, но и фактически реализован Элвином Орландо Ломбардом для Lombard Steam Log Hauler. Он получил патент в 1901 году и в том же году построил первый паровой бревновозок на Waterville Iron Works в Уотервилле, штат Мэн. Всего было построено 83 паровых бревновоза Lombard до 1917 года, когда производство полностью перешло на машины с двигателями внутреннего сгорания, завершившись в 1934 году дизельным агрегатом Fairbanks. Элвин Ломбард, возможно, также был первым коммерческим производителем тракторов на гусеничном ходу. По крайней мере, одна из паровых машин Ломбарда, по всей видимости, до сих пор находится в рабочем состоянии. Бензиновый бревновоз Lombard выставлен в Государственном музее штата Мэн в Огасте. Кроме того, по лицензии Ломбарда могло быть построено до двух раз больше версий парового бревновоза Phoenix Centipeed с вертикальными цилиндрами вместо горизонтальных. В 1903 году основатель Holt Manufacturing, Бенджамин Холт, заплатил Ломбарду 60 000 долларов за право производить транспортные средства по его патенту.

Жесткая цепь от Hornsby & Sons (1904)

Примерно в то же время британская сельскохозяйственная компания Hornsby в Грантеме разработала непрерывную гусеницу, которая была запатентована в 1905 году. Конструкция отличалась от современных гусениц тем, что она изгибалась только в одном направлении, что приводило к блокировке звеньев и образованию сплошной направляющей, по которой катились ходовые колеса. Гусеничные машины Hornsby несколько раз проходили испытания в британской армии в качестве артиллерийских тягачей в период с 1905 по 1910 год, но не были приняты на вооружение. Тракторы Hornsby стали пионерами в применении системы управления поворотами посредством сцепления, которая лежит в основе работы современных гусеничных машин. Патент был приобретен компанией Holt.

Снежные автомобили

В меморандуме 1908 года антарктический исследователь Роберт Фалькон Скотт высказал мнение, что достижение Южного полюса с помощью ручной тяги невозможно и необходима механическая тяга. Однако снежных транспортных средств в то время еще не существовало, поэтому его инженер Реджинальд Скелтон разработал идею гусеничного хода для передвижения по снегу. Эти гусеничные машины были построены компанией Wolseley Tool and Motor Car Company в Бирмингеме, испытаны в Швейцарии и Норвегии, и их можно увидеть в действии в документальном фильме Герберта Понтинга 1911 года об Антарктической экспедиции Скотта «Терра Нова». Скотт погиб во время экспедиции в 1912 году, но член экспедиции и биограф Апсли Черри-Гаррард считал, что «моторы» Скотта послужили вдохновением для создания британских танков Первой мировой войны, написав: «Скотт никогда не узнал об их истинном потенциале, ведь они были прямыми предшественниками «танков» на полях сражений Франции». Со временем, однако, был разработан широкий спектр техники для передвижения по снегу и льду, включая машины для подготовки лыжных трасс, снегоходы и бесчисленное множество коммерческих и военных транспортных средств.

Военное применение

Непрерывная гусеница впервые была применена на военной машине – британском прототипе танка Little Willie. Британские офицеры, полковник Эрнест Свинтон и полковник Морис Хэнки, пришли к убеждению, что возможно разработать боевую машину, способную обеспечить защиту от пулеметного огня. Во время Первой мировой войны тракторы Holt использовались британской и австро-венгерской армиями для буксировки тяжелой артиллерии, что стимулировало разработку танков в ряде стран. Первые танки, вступившие в бой – Mark I, построенные Великобританией, – были разработаны с нуля, вдохновленные, но не являвшиеся прямой копией машин Holt. Чуть более поздние французские и немецкие танки были построены на модернизированном ходовом шасси Holt.

История патентов

Долгая череда патентных споров определяет, кто был "первопроходцем" гусеничных машин. Существовало множество конструкций, пытавшихся создать механизм для укладки траков, хотя эти конструкции обычно мало походили на современные гусеничные транспортные средства. В 1877 году русский изобретатель Фёдор Абрамович Блинов создал конную гусеничную машину, названную "вагон, движущийся по бесконечным рельсам". В статье приводится подробное описание этих гусениц. В 1901 году Элвин О. Ломбард из Уотервиля, штат Мэн, получил патент на паровой лесовоз Lombard Steam Log Hauler, который напоминал обычный железнодорожный паровоз со шлейфовым рулевым управлением спереди и гусеницами сзади для перевозки бревен в северо-восточных Соединенных Штатах и Канаде. Эти лесовозы позволяли зимой доставлять древесную массу к рекам. До этого лошадей можно было использовать только до тех пор, пока глубина снега не делала перевозку невозможной. Ломбард начал коммерческое производство, которое продолжалось примерно до 1917 года, когда фокус полностью переключился на машины с бензиновым двигателем. Лесовоз с бензиновым двигателем выставлен в Государственном музее штата Мэн в Огасте, штат Мэн. После начала деятельности Lombard, компания Hornsby в Англии изготовила как минимум две полноразмерные машины с управлением гусеницами ("track steer"), а их патент позже был приобретен компанией Holt в 1913 году, что позволило Holt заявить о себе как об "изобретателе" гусеничного трактора. Поскольку концепция "танка" была британской, более вероятно, что вдохновением послужила машина Hornsby, которая была построена и безуспешно предложена их военным. В патентном споре с конкурентом-производителем гусеничных машин Best были представлены показания, в том числе Ломбарда, о том, что Холт осмотрел лесовоз Lombard, отправленный в один из западных штатов людьми, которые позже построили лесовоз Phoenix в Эу-Клэр, штат Висконсин, по лицензии Lombard. Phoenix Centipeed обычно имел более изысканную деревянную кабину, рулевое колесо, наклоненное вперед под углом 45 градусов, и вертикальные цилиндры вместо горизонтальных.

Линн

В то же время, Ломбард построил для Холмана Гарри (Фланери) Линна из Олд-Тауна, штат Мэн, бензиновый мотор-дом для буксировки вагона с оборудованием его шоу собак и пони, который напоминал вагон трамвая, но с колесами спереди и гусеницами Ломбарда сзади. До этого Линн экспериментировал с бензиновыми и паровыми двигателями, а также с шестиколесным приводом, и в какой-то момент устроился на работу к Ломбарду демонстратором, механиком и агентом по продажам. Это привело к спору о правах на патент после того, как в 1909 году был построен один заднегусеничный бензиновый дорожный двигатель трицикловой компоновки, чтобы заменить более крупный мотор-дом из-за проблем со старыми живописными деревянными мостами. Этот спор послужил причиной того, что Линн покинул штат Мэн и переехал в Моррис, штат Нью-Йорк, чтобы создать усовершенствованную, повторяющую рельеф гибкую гусеницу или ходовую часть с независимой подвеской полугусеничного типа, работающую на бензине, а затем на дизельном топливе. Хотя в период с 1917 по 1946 год несколько машин были поставлены для военных нужд, Линн так и не получил крупных военных заказов. Большая часть производства в период с 1917 по 1952 год, около 2500 единиц, продавалась напрямую дорожным службам и подрядчикам. Стальные гусеницы и грузоподъемность позволяли этим машинам работать на местности, где менее качественные резиновые шины, существовавшие до середины 1930-х годов, обычно бесполезно буксовали или полностью приходили в негодность. Линн был пионером в расчистке снега до того, как эта практика получила распространение в сельской местности, используя девятифутовый стальной V-образный отвал и шестнадцатифутовые регулируемые отвалы-крылья с обеих сторон. После того, как система шоссе была покрыта асфальтом, расчистку снега можно было выполнять на грузовиках с четырехколесным приводом, оснащенных улучшенными конструкциями шин, и машины Линна стали использоваться вне дорог для лесозаготовок, горнодобывающей промышленности, строительства плотин, арктических экспедиций и т.д.

Строительство и эксплуатация

Современные гусеницы строятся из модульных звеньев цепи, которые вместе образуют замкнутую цепь. Звенья соединены шарниром, обеспечивающим гибкость гусеницы и позволяющим ей обхватывать колеса, образуя бесконечную петлю. Звенья гусеницы часто широкие и могут быть изготовлены из марганцевой легированной стали для обеспечения высокой прочности, твердости и износостойкости. Конструкция и сборка гусеницы определяются областью применения. Военные машины используют грунтозацеп, являющийся неотъемлемой частью конструкции цепи, для снижения веса гусеницы. Уменьшение веса позволяет транспортному средству двигаться быстрее и снижает общую массу для облегчения транспортировки. Поскольку вес гусеницы является полностью неспружиненным, его уменьшение повышает эффективность подвески на скоростях, когда импульс гусеницы значителен. В отличие от этого, сельскохозяйственная и строительная техника предпочитает гусеницы с грунтозацепами, которые крепятся к цепи болтами и не являются частью ее конструкции. Это позволяет грунтозацепам выходить из строя, не нарушая способность машины двигаться и снижая производительность, но увеличивая общий вес гусеницы и машины. Вес машины передается на нижнюю ветвь гусеницы через ряд опорных катков или группы катков, называемые тележками. В то время как строительная техника, работающая на гусеничном ходу, обычно не имеет подвески из-за низкой скорости движения, в военных машинах опорные катки обычно устанавливаются на какую-либо форму подвески для смягчения хода по пересеченной местности. Конструкция подвески в военных машинах является важной областью разработки; самые ранние конструкции часто были полностью неспружиненными. Более поздние разработки подвески опорных катков обеспечивали лишь несколько сантиметров хода с помощью пружин, в то время как современные гидропневматические системы обеспечивают ход в несколько футов и включают амортизаторы. Торсионная подвеска стала наиболее распространенным типом подвески для военных машин. Строительные машины имеют меньшие опорные катки, предназначенные главным образом для предотвращения схода гусеницы с опорной поверхности, и обычно размещаются в одной тележке, которая включает в себя направляющее колесо и иногда ведущее колесо.

Modern tracks are built from modular chain links which together compose a closed chain. The links are jointed by a hinge, which allows the track to be flexible and wrap around a set of wheels to make an endless loop. The chain links are often broad, and can be made of manganese alloy steel for high strength, hardness, and abrasion resistance. Track construction and assembly is dictated by the application. Military vehicles use a track shoe that is integral to the structure of the chain in order to reduce track weight. Reduced weight allows the vehicle to move faster and decreases overall vehicle weight to ease transportation. Since track weight is completely unsprung, reducing it improves suspension performance at speeds where the track's momentum is significant. In contrast, agricultural and construction vehicles opt for a track with shoes that attach to the chain with bolts and do not form part of the chain's structure. This allows track shoes to break without compromising the ability of the vehicle to move and decrease productivity but increases the overall weight of the track and vehicle. The vehicle's weight is transferred to the bottom length of track by a number of road wheels, or sets of wheels called bogies. While tracked construction equipment typically lacks suspension due to the vehicle only moving at low speeds, in military vehicles road wheels are typically mounted on some form of suspension to cushion the ride over rough ground. Suspension design in military vehicles is a major area of development; the very early designs were often completely unsprung. Later developed road wheel suspension offered only a few inches of travel using springs, whereas modern hydro pneumatic systems allow several feet of travel and include shock absorbers. Torsion bar suspension has become the most common type of military vehicle suspension. Construction vehicles have smaller road wheels that are designed primarily to prevent track derailment and they are normally contained in a single bogie that includes the idler wheel and sometimes the sprocket.

Перекрывающиеся дорожные колеса

Многие немецкие военные машины Второй мировой войны, изначально (начиная с конца 1930-х годов), включая все машины, первоначально спроектированные как полугусеничные, и все последующие танковые конструкции (после Panzer IV), имели свободные гусеничные системы, обычно приводимые в движение передней ведущей звездочкой, при этом гусеница возвращалась по вершинам конструкции перекрывающихся и иногда переплетающихся дорожных колес большого диаметра, как в системах подвески танков Tiger I и Panther, общеизвестных под немецким термином Schachtellaufwerk (переплетенная или перекрывающаяся ходовая часть) для полугусеничных и полностью гусеничных машин. Существовали подвески с одинарными или иногда сдвоенными колесами на ось, поочередно поддерживающими внутреннюю и внешнюю стороны гусеницы, и переплетенные подвески с двумя или тремя дорожными колесами на ось, распределяющими нагрузку по гусенице. Выбор перекрывающихся/переплетающихся дорожных колес позволял использовать несколько более поперечно ориентированные элементы торсионной подвески, что обеспечивало заметно более плавный ход любой немецкой гусеничной военной машине с такой конструкцией по пересеченной местности, снижая износ, обеспечивая лучшее сцепление и более точную стрельбу. Однако на Восточном фронте грязь и снег застревали между перекрывающимися колесами, замерзали и обездвиживали машину. При движении гусеничной машины нагрузка каждого колеса перемещается по гусенице, вдавливая вниз и вперед часть земли или снега под ним, подобно колесному транспортному средству, но в меньшей степени, поскольку грунтозацеп помогает распределить нагрузку. На некоторых поверхностях это может потребовать значительных затрат энергии, чтобы существенно замедлить движение машины. Перекрывающиеся и переплетающиеся колеса улучшают характеристики (включая экономию топлива), более равномерно нагружая гусеницу. Вероятно, это также продлевало срок службы гусениц и, возможно, колес. Колеса также лучше защищали машину от вражеского огня, а мобильность улучшалась при выходе из строя некоторых колес. Этот относительно сложный подход больше не используется с окончания Второй мировой войны. Это, вероятно, связано больше с обслуживанием, чем с первоначальной стоимостью. Торсионные валы и подшипники могут оставаться сухими и чистыми, но колеса и грунтозацеп работают в грязи, песке, камнях, снегу и на других поверхностях. Кроме того, для доступа к внутренним колесам приходилось снимать внешние (до девяти, некоторые сдвоенные). Во время Второй мировой войны машины обычно требовали обслуживания в течение нескольких месяцев, прежде чем быть уничтоженными или захваченными, но в мирное время машины должны проходить обучение с несколькими экипажами в течение десятилетий.

Many World War II German military vehicles, initially (starting in the late 1930s) including all vehicles originally designed to be half tracks and all later tank designs (after the Panzer IV), had slack track systems, usually driven by a front located drive sprocket, the track returning along the tops of a design of overlapping and sometimes interleaved large diameter road wheels, as on the suspension systems of the Tiger I and Panther tanks, generically known by the term Schachtellaufwerk (interleaved or overlapping running gear) in German, for both half track and fully tracked vehicles. There were suspensions with single or sometimes doubled wheels per axle, alternately supporting the inner and outer side of the track, and interleaved suspensions with two or three road wheels per axle, distributing the load over the track. The choice of overlapping/interleaved road wheels allowed the use of slightly more transverse orientation torsion bar suspension members, allowing any German tracked military vehicle with such a setup to have a noticeably smoother ride over challenging terrain, leading to reduced wear, ensuring greater traction and more accurate fire. However, on the Russian front, mud and snow would become lodged between the overlapping wheels, freeze, and immobilize the vehicle. As a tracked vehicle moves, the load of each wheel moves over the track, pushing down and forward that part of the earth or snow underneath it, similarly to a wheeled vehicle but to a lesser extent because the tread helps distribute the load. On some surfaces, this can consume enough energy to slow the vehicle down significantly. Overlapped and interleaved wheels improve performance (including fuel consumption) by loading the track more evenly. It also must have extended the life of the tracks and possibly of the wheels. The wheels also better protect the vehicle from enemy fire, and mobility is improved when some wheels are missing. This relatively complicated approach has not been used since World War II ended. This may be related more to maintenance than to original cost. The torsion bars and bearings may stay dry and clean, but the wheels and tread work in mud, sand, rocks, snow, and other surfaces. In addition, the outer wheels (up to nine of them, some double) had to be removed to access the inner ones. In WWII, vehicles typically had to be maintained for a few months before being destroyed or captured, but in peacetime, vehicles must train several crews over a period of decades.

Привод

Передача мощности на гусеницу осуществляется при помощи ведущего колеса, или ведущей шестерни, приводимого в движение двигателем и зацепляющегося с отверстиями в звеньях гусеницы или с выступами на них для ее привода. В военной технике ведущее колесо обычно монтируется значительно выше зоны контакта с землей, что позволяет зафиксировать его положение. В сельскохозяйственных гусеничных машинах оно обычно интегрировано в состав тележки. Установка подвески на ведущую шестерню возможна, но механически более сложна. Неведущее колесо, направляющее колесо, располагается на противоположном конце гусеницы, в основном для ее натяжения, поскольку ослабленная гусеница может легко соскочить с колес. Для предотвращения сброса внутренняя поверхность звеньев гусеницы обычно имеет вертикальные направляющие упоры, входящие в пазы или зазоры между удвоенными опорными и направляющими/ведущими колесами. В военной технике с задней ведущей шестерней направляющее колесо располагается выше опорных колес, чтобы обеспечить преодоление препятствий. В некоторых конструкциях гусениц используются возвратные ролики для поддержания прямолинейного хода верхней ветви гусеницы между ведущей шестерней и направляющим колесом. Другие, с ослабленной гусеницей, допускают ее провисание и прохождение по верхним частям больших опорных колес. Это было характерной особенностью подвески Christie, что приводило к ошибочной идентификации других машин с ослабленной гусеницей.

Рулевое управление

Непрерывные гусеничные машины управляются за счет приложения большего или меньшего крутящего момента к одной стороне машины, чем к другой, и это может быть реализовано различными способами.

"Живой" и "мертвый" трек

Следы можно условно разделить на рабочие и нерабочие. Нерабочий (или "мертвый") гусеничный ход имеет простую конструкцию, в которой каждая траковая пластина соединена с остальными посредством шарнирных пальцев. Такие нерабочие гусеницы будут лежать плоско, если их положить на землю; ведущая звездочка тянет гусеницу вокруг колес без какой-либо помощи со стороны самой гусеницы. Рабочий (или "живой") гусеничный ход немного сложнее: каждая траковая звено соединено со следующим втулкой, что заставляет гусеницу слегка изгибаться внутрь. Участок рабочего гусеничного хода, оставленный на земле, будет слегка закручиваться вверх на каждом конце. Хотя ведущая звездочка по-прежнему должна тянуть гусеницу вокруг колес, сама гусеница имеет тенденцию изгибаться внутрь, слегка помогая звездочке и в некоторой степени приспосабливаясь к форме колес.

Резиновые подкладки для дорожек

Гусеницы часто оснащаются резиновыми подушками для более быстрого, плавного и тихого передвижения по мощёным поверхностям. Хотя эти подушки незначительно снижают проходимость транспортного средства по пересечённой местности, они предотвращают повреждение дорожного покрытия. Некоторые системы подушек разработаны для лёгкого снятия при ведении боевых действий по пересечённой местности.

Резиновые дорожки

Начиная с конца 1980-х годов, многие производители стали предлагать резиновые гусеницы вместо стальных, особенно для сельскохозяйственной техники. Вместо гусеницы, состоящей из соединенных стальных траков, используется армированный резиновый ремень с шевронным протектором. По сравнению со стальными гусеницами, резиновые гусеницы легче, имеют меньшие потери энергии на внутреннее трение, работают тише и не повреждают асфальтированные дороги. Однако они создают большее давление на грунт под ходовой частью, поскольку не способны так же эффективно распределять нагрузку, как жесткий механизм стальных траков, особенно гусеницы с пружинной подвеской. Другой недостаток заключается в том, что их нельзя разобрать на отдельные элементы для ремонта, и при повреждении они подлежат полной замене. Предыдущие системы, подобные ремням, такие как использовавшиеся на полугусеничных машинах во Второй мировой войне, были менее прочными и легко повреждались в боевых условиях. Первая резиновая гусеница была изобретена и построена Адольфом Кегрессом и запатентована в 1913 году; в историческом контексте резиновые гусеницы часто называют гусеницами Кегресса. Первым сельскохозяйственным трактором с резиновыми гусеницами был Oliver Farm Equipment HGR, выпущенный в 1945–1948 годах – машина, опередившая свое время, и выпущенная небольшим тиражом.

Преимущества

Траки гораздо реже застревают в мягком грунте, грязи или снегу, поскольку они распределяют вес транспортного средства по большей площади контакта, уменьшая давление на грунт: семидесятитонный танк M1 Abrams имеет среднее давление на грунт чуть более чем [значение]. Поскольку давление воздуха в шинах примерно равно среднему давлению на грунт, типичный автомобиль имеет среднее давление на грунт от [значение] до [значение]. Транспортные средства на траках обладают лучшей проходимостью по пересеченной местности, чем колесные: они сглаживают неровности, легко преодолевают небольшие препятствия и способны пересекать траншеи или разрывы в рельефе. Езда на быстром транспортном средстве на траках ощущается как езда на лодке по сильному волнению. Большая площадь контакта, в сочетании с грунтозацепами на траковых башмаках, обеспечивает значительно лучшее сцепление, что позволяет гораздо эффективнее толкать или тянуть тяжелые грузы, в то время как колесные транспортные средства будут пробуксовывать. Бульдозеры, которые чаще всего используют траки, применяют это свойство для вызволения других транспортных средств (например, колесных погрузчиков), застрявших или увязших в земле. Траки нельзя проколоть или порвать, и они более устойчивы в боевых условиях. В случае обрыва трака его часто можно быстро отремонтировать с помощью специальных инструментов и запасных частей, без необходимости в специализированных мастерских, что может быть критически важно в боевой обстановке.

Недостатки

Недостатки гусениц – более низкая максимальная скорость, значительно более высокая механическая сложность, меньший срок службы и повреждения, которые их полностью стальные версии наносят поверхности, по которой они движутся: они часто повреждают менее устойчивые поверхности, такие как газоны, гравийные дороги и сельскохозяйственные поля, поскольку острые кромки гусеницы легко разрывают дерн. Соответственно, законодательство о транспортных средствах и местные нормативные акты часто требуют использования гусениц с резиновым покрытием или гусеничных упоров. Существует компромисс между полностью стальными и полностью резиновыми гусеницами: крепление резиновых подушек к отдельным звеньям гусеницы обеспечивает более плавное, быстрое и тихое движение гусеничных машин по мощеным поверхностям. Хотя эти подушки немного снижают проходимость машины, теоретически они предотвращают повреждение любого покрытия. Кроме того, потеря одного звена в гусенице выводит из строя всю машину, что может быть недостатком в ситуациях, где важна высокая надежность. Гусеницы также могут слетать с направляющих колес, опорных катков или ведущих звезд, что может привести к их заклиниванию или полному сходу с направляющей системы (это называется «сброшенной» гусеницей). Заклинившие гусеницы могут зажаться настолько сильно, что перед ремонтом их потребуется разорвать, для чего потребуются взрывчатые вещества или специальные инструменты. Многоколесные машины, например, военные машины 8х8, часто могут продолжать движение даже после потери одного или нескольких колес, не идущих подряд, в зависимости от базовой схемы расположения колес и трансмиссии. Длительное использование создает огромную нагрузку на трансмиссию и механику гусениц, которые необходимо регулярно ремонтировать или заменять. Часто можно увидеть, как гусеничные машины, такие как бульдозеры или танки, транспортируются на большие расстояния колесным транспортером, например, танковым тягачом или поездом, хотя технологические достижения сделали эту практику менее распространенной среди гусеничных военных машин, чем раньше.

Текущие производители

Пионерские производители в основном уступили место крупным тракторным компаниям, таким как AGCO, Liebherr Group, John Deere, Yanmar, New Holland, Kubota, Case, Caterpillar Inc., CLAAS. Также существуют компании, специализирующиеся на производстве гусеничных тракторов для нишевых рынков. Примерами служат Otter Mfg. Co. и Struck Corporation, а с середины 1990-х годов американская фирма Mattracks из Миннесоты предлагает широкий ассортимент комплектов для переоборудования колесной техники. Российские внедорожники производятся такими компаниями, как ZZGT и Vityaz.

В природе

Диатомовые водоросли Navicula известны своей способностью перемещаться, ползая друг по другу и по твердым поверхностям, таким как предметные стекла для микроскопа. Предполагается, что вокруг внешней стороны раковины навикулы существует пояс протоплазмы, способный к течению и, таким образом, функционирующий как гусеничный ход.