Tank sürüş sistemi, özellikle zorlu arazi koşullarında hareket edebilen, yüksek dayanıklılığa sahip ve güçlü bir mekanizmadır. Bu sistem, tankların hareket etmesini sağlamak için tasarlanmıştır. Klasik otomobil sürüş sistemlerinden farklı bir yapıya sahiptir. Tanklar, tahrik sistemleri ve süspansiyonları ile araziye uyum sağlayacak şekilde geliştirilmiştir.
Skid steer lokomosyonu, tanklar ve buldozerler gibi paletli araçlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunun yanı sıra, bazı dört ve altı tekerlekli araçlarda da uygulanmaktadır. Bu sistemde, her iki taraftaki tekerlekler (veya paletler) ileri ve geri yönde çeşitli hızlarda sürülmektedir. Açık bir direksiyon mekanizmasının bulunmadığı bu yöntemde, her bir taraf farklı hızda veya farklı yönde hareket ettirilerek tekerleklerin ya da paletlerin yerde kayması sağlanmaktadır. Direksiyon işlemi de bu kayma hareketiyle gerçekleştirilmektedir.
Yukarıdaki şekilde, sol taraftaki tekerlekler ileri, sağ taraftaki tekerlekler de aynı hızda geri hareket ettirilir. Ön ve arka tekerlek çifti merkez çiftinden daha fazla kayarken, dönüş boyunca tekerleklerin yerde kayması gerekir. Patinaj, lastik / palet aşınması gibi bazı dezavantajlara sahiptir. Ancak paletli araçlar için alternatif yoktur.
Nasıl Çalışır?
Tankların sürüş sistemi, genellikle her bir paletin motorla tahrik edilmesi ile çalışır. Tanklar, geleneksel tekerlekler yerine paletler (veya bantlar) kullanır. Bu paletler, tankın her iki yanına bağlı motorlar aracılığıyla hareket eder.
- Tek Paletli Sürüş: Tankın her iki paleti de motorlar tarafından tahrik edilir. Ancak sürüş yönü, paletlerin hız farkından sağlanır. Bu, tankın dönüş yapmasını sağlar.
- Dönüş Yapma: Tanklar, paletlerin hızını birbirinden farklı ayarlayarak döner. Örneğin, sağ palet hızlandırıldığında sol palet yavaşlar ve tank sağa döner.
- Karmaşık Arazilerde Performans: Tankların paletli yapısı, araçların bataklıklar, çamurlar, kayalar ve engebeli arazilerde daha rahat hareket etmesini sağlar.
Avantajları
- Zorlu Arazi Koşullarında Yüksek Performans: Paletler, her türlü araziye uyum sağlar. Tanklar, çamurda, karla kaplı yollarda ve kayalık alanlarda rahatlıkla ilerler.
- Gelişmiş Manevra Kabiliyeti: Tanklar, paletlerinin hız farkıyla sağa, sola, hatta yerinde dönüş yapma yeteneğine sahiptir.
- Paletler ve Süspansiyon: Tanklar, özel paletler ve bağımsız süspansiyon sistemleri ile donatılmıştır. Bu sayede tank, engebeli arazilerde bile stabil bir hareket kabiliyeti sağlar.
- Motor ve Tahrik Sistemi: Tanklar genellikle dizel motorlar ile çalışır. Bu motorlar, paletleri tahrik eden güçlü tahrik sistemlerine bağlanır.
Tank Sürüş Sisteminin Kullanım Alanları
- Askeri Araçlar: Tanklar, askeri operasyonlar için vazgeçilmez araçlardır. Zorlu savaş alanlarında, engebeli ve dar arazilerde hareket kabiliyetine sahip olmaları büyük bir avantajdır.
- Kurtarma Araçları: Paletli yapıları, tankları, diğer araçları çekme ve kurtarma görevlerinde de kullanışlı kılar.
- İnsansız Kara Araçları (İKA): Günümüzde, paletli insansız kara araçları, özellikle araziye dayalı operasyonlarda yaygın bir şekilde kullanılmaktadır.
Tank Sürüş Sistemi Matematiksel Modeli (Skid Steering /Differential Drive)
Kinematik Model
Kinematik model, tankın hareketini ve yönelimini geometrik olarak açıklar.
a. Temel Değişkenler
- ν: Tankın ileri hızı (m/s)
- ω: Tankın açısal hızı (rad/s)
- r: Tankın paletlerinin veya tekerleklerinin dönüş yarıçapı (m)
- L: Tankın paletleri arasındaki mesafe (iz genişliği) (m)
- R: Tankın dönüş yarıçapı (m)
- νr: Sağ paletin doğrusal hızı (m/s)
- νl: Sol paletin doğrusal hızı (m/s)
b. Dönüş Mekaniği
Tankın sağ ve sol paletleri farklı hızlarda hareket ettiğinde bir dönüş oluşur. Paletlerin hız farkı şu şekilde modellenir:
Tankın toplam ileri hızı v şu şekilde ifade edilir:
Tankın açısal hızı ω şu şekilde ifade edilir:
c. Yer Değiştirme ve Yönelim
Tankın iki boyutlu bir düzlemde hareketi şu şekilde modellenebilir:
- x(t): Tankın yatay eksendeki konumu
- y(t): Tankın dikey eksendeki konumu
- θ(t): Tankın yönelimi (dönme açısı)
Yer değiştirme denklemleri:
Dinamik Model
Dinamik model, tankın hareketi sırasında kuvvetleri ve torkları inceler.
a. Temel Kuvvet Denklemleri
Tankın paletlerinin tork üretimi şu şekilde ifade edilir:
Burada:
- Tr: Sağ palet torku (Nm)
- Tl: Sol palet torku (Nm)
- I: Tankın dönme eylemsizliği (kg·m²)
- α: Tankın açısal ivmesi (rad/s²)
b. Yerle Temas ve Sürtünme
Tankın paletleri ile zemin arasındaki sürtünme kuvvetleri şu şekilde modellenir:
Ffriction=μ⋅N
Burada:
- μ: Sürtünme katsayısı
- N: Paletlerin yere uyguladığı normal kuvvet
c. İvmelenme
Tankın doğrusal ivmesi:
Burada:
- ΣF: Paletler tarafından üretilen toplam kuvvet (N)
- m: Tankın kütlesi (kg)
Sonuç
Tank Sürüş Sistemi, askeri araçların en temel özelliklerinden biridir ve en zorlu şartlarda dahi güvenli bir hareket kabiliyeti sağlar. Paletlerin sağladığı arazi uyumu, manevra kabiliyeti ve yüksek dayanıklılık, tankları en etkili kara araçlarından biri haline getirir.
Kaynaklar
- https://www.bigrentz.com/blog/what-is-a-skid-steer
- https://cosys-lab.github.io/skid_steer_vehicle/
- https://www.bigrentz.com/blog/how-to-operate-skid-steer
