| 무한궤도의 구조 | ||||||||||||
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1. 개요
Return Roller / Support Roller무한궤도에서 유동륜과 기동륜 사이의 상부 마디들을 지지해주는 역할을 하는 소형 바퀴들이다.
영어로는 주로 리턴 롤러나 서포트 롤러라는 명칭으로 부른다. 참조
2. 특징
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| M48 패튼 전차의 예시. 보기륜 위의 작은 바퀴들이 지지륜이다. |
궤도차량의 무한궤도에서 궤도 마디들은 보기륜 밑에 깔린 다음에 기동륜이나 유동륜을 지나서 올라온 다음에 다시 반대쪽의 유동륜이나 기동륜을 지나서 보기륜 밑을 까는 움직임을 반복한다.[1] 이 과정에서 보기륜 밑을 지날때는 궤도가 바퀴와 지형 사이에 맞춰져서 마디마디 모양이 잡힌다. 바닥을 지나온 궤도 마디들은 순서대로 올라와서 다시 바닥에 깔릴때까지 기동륜과 유동륜 사이의 상단 부분을 지나게 된다.
그러나 대부분의 전차나 장갑차같이 기동륜과 유동륜이 주행 안정성을 위해 노면과 떨어진 높은 곳에 장착되고, 앞 뒤 끝단에 위치한 유동륜과 기동륜 사이가 비어있는 설계라면 바닥을 지나서 올라온 궤도 마디들이 상단 부분을 지나는 동안에는 양쪽 끝단에 걸쳐져서 다시 내려갈때까지 허공에 뜬 상태가 된다. 위에 걸쳐진 궤도는 자체 중량과 마디들의 장력에 의해 현수선 꼴로 아래를 향해 휘어지는 모양을 한다. 이때 별다른 지지대가 없으므로 마디들은 불안정하기 때문에 기동 속도가 높아진다면 작은 진동이나 충격에도 영향을 쉽게 받아 흔들리고, 심하면 궤도가 이탈하여 손상이 일어나는건 물론 차량이 기동불능 상태에 빠질 수 있다. 특히 기갑차량에 사용하는 궤도들은 고무패드가 붙더라도 대부분을 강철로 만들기에 무거우므로 고속에서의 불안정함은 쉽게 위험해질 수 있다.
이를 보완하기 위해 기동륜과 유동륜 사이의 상단부에 작은 보조 바쿼들을 달아 궤도 마디들이 윗부분을 지나는 동안에도 안정적으로 모양을 유지하게 하였다. 이때 사용되는 지지용 바퀴들을 지지륜 또는 지지 롤러라고 부른다.
지지륜은 보기륜보다 작은 바퀴들로, 기동륜과 유동륜 사이의 허공에 뜬 궤도를 별도로 지지하여 궤도 이탈을 막아주는 역할을 한다. 지지륜은 크기가 보기륜보다 작고, 유동륜과 달리 제 위치에 고정되어 앞뒤로 조절하는건 불가능하다. 지지륜 마운트는 보통 차체에 직접 붙지만, VVSS 현가장치나 홀스트만 현가장치처럼 서스펜션 모듈 상부에 지지 롤러가 통합된 설계도 있다.
지지륜은 제2차 세계 대전 이전에 나온 전간기 전차들부터 사용하기 시작했다. 주로 직경이 작은 보기륜을 사용하는 차량들에서 허공에 걸쳐진 궤도 상부를 안정적으로 받쳐주려고 추가되었다.
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| 슬랙 트랙(Slack Track)의 대표적인 예시인 소련제 T-54A 전차 |
지지륜을 설치하는 경우 밑의 보기륜과 서스펜션 로드암, 쇼크 업소버같은 현가장치 부품들과의 간섭을 피하는 공간 확보가 필요한데다가 추가할 경우 결과적으로 부품이 늘어나기 때문에 차량의 무게와 가격, 정비 요소가 늘어나고 궤도를 굴릴때의 저항과 마찰이 조금이나마 늘어나는 단점이 있는건 어쩔 수 없다. 때문에 보기륜이 충분이 커서 궤도가 붕 뜨는 구간이 길지 않고, 보기륜 자체로 궤도를 지지할 수 있으면 제작 공정 단순화, 생산 시간과 생산비용이 절감을 위해 굳이 안 다는 경우가 많았다.
하지만 냉전기에 접어들면서 군용 궤도차량들은 무거운 중량을 극복하면서 더 빠른 속도로 거친 기동을 하는게 요구되었다. 지지륜 없이는 걸쳐진 궤도 마디들이 진동의 영향으로 고속 기동 중에 이탈할 가능성이 늘어나고 진동에 의해 주행 안정성이 떨어지는게 불가피했다. 대형 보기륜으로 궤도 상단부를 직접 지지하는 방식 또한 기동 중 궤도의 장력과 로드암의 상하가동에 의한 불균일한 접촉이나 회전 수 차이 같은 문제가 있고, 로드암에 의한 보기륜의 가동 범위가 위의 궤도 마디들에 걸려서 제약이 일어나므로 주행성능이 떨어질 수밖에 없다. 거기에 기동 중에 궤도를 따라 앞에서 뒤로 이동하는 진행파의 형태의 진동 공명 현상이 발생할 수 있고, 이는 치명적인 정도에 도달할 수 있고 결과적으로 불안정한 궤도 장력의 변동으로 인해 높은 특정 속도에서는 구름 저항이 20~30% 증가할 수 있다. 그리고 대형 보기륜들은 바퀴가 더 크고 무거운만큼, 안그래도 다른 현가장치 부품들과 궤도 조각까지 무거운 차량들에서 현가하질량을 더 줄이는데 불리하고, 고속 주행시 반응성이 낮고 진동이 심하다.
결정적으로 지지륜 외에는 궤도 상단부를 안정적이고 마찰을 최소화하면서 지지하는 방법이 딱히 없었기에 냉전 초중반부터는 이런 문제를 안정적으로 해결하기 위해 고속 기동이 필요한 궤도차량들에는 안전상의 이유로 거의 필수적으로 장착되는 추세다.
많은 서방 전차들은 전간기때부터 지지륜을 달거나, 2차 대전 말부터 추가하는 추세가 되었지만[2] BT 전차와 T-34 전차부터 대형 보기륜을 써온 소련제 중형전차들에는 적용이 늦었다.[3] 그래도 소련 전차들도 이 문제를 해결하기 위해서 T-64와 T-72부터는 지지륜이 추가되었다.[4]
다만 지지륜을 다는 이유는 고속 기동시 불안정하게 걸쳐진 궤도 부분을 지지하기 위함이라 현대에도 고속 기동이 요구되지 않는 민수용 궤도형 중장비들에는 지지륜이 장착되지 않는 경우가 대부분이다.[5] 군용장비들이라도 전차나 장갑차 같이 험한 고속 기동이 필수적으로 요구되는게 아니라면, 기동시 궤도에 문제가 발생하는게 아닌 이상 굳이 안 다는 경우도 있다.
3. 관련 문서
[1]
전방 기동륜 구조면 차량이 전진할때 기준으로 앞에서부터 기동륜→보기륜→유동륜→기동륜 순서, 후방 기동륜 구조면 그 반대로 뒤에서 부터 기동륜→유동륜→보기륜→기동륜 순서로 순환한다.
[2]
미국은 처음부터 VVSS와 HVSS 현가장치와 함께 지지륜을 도입했다. 영국은 보병전차들과 초기 순항전차에 쓰이는 코일 스프링 현가장치에는 지지륜을 사용했고, 크리스티 현가장치를 쓴 A13부터의 순항전차들에는 적용하지 않다가
코멧 전차에서 추가했다.
[3]
BT와 T-34 전차에 지지륜 없이 대형 보기륜이 사용된건
크리스티 현가장치가 적용된 결과였으며, 이 특징은 토션바 현가장치를 도입한 T-44가 나온 뒤에도 T-54, T-55, T-62까지 이어졌다. 반면
보로실로프 전차와
스탈린 전차 계열 중전차들에는 처음부터 토션바 방식 현가장치와 함께 직경이 작은 보기륜과 지지륜을 같이 썼다. 예외로
IS-6(오비옉트 252)이나
IS-7같이 지지륜이 없는 현가장치를 단 중전차들도 개발되긴 했으나 이들은 채택되지 못하면서 이들의 현가장치도 같이 사장되었다.
[4]
프로토타입까지 포함하면
오비옉트 430과
오비옉트 140부터 적용되었다.
[5]
민수용 장비들은 궤도 부품의 무게도 기갑차량의 것만큼 나가지 않는 것도 있다.