Основы теории и история развития компоновки танка

Основы теории и история развития компоновки танка

Продолжение, Ничто си. в «Пф» № 4/2004 г.

Классификация общих компоновок танка

Общие компоновки танков классифицируются по трем основным признакам:

— по принципу установки вооружения — на компоновки с вращающейся башней, без башни (в корпусе), в поворачивающейся башне;

— по условию размещения экипажа — па компоновки с экипажем в корпусе и башне, всего экипажа в корпусе, всего экипажа в башне;

— по размещению двигателя и трансмиссии — с кормовым размещением двигателя и носовым — трансмиссии, с кормовым или носовым размещением двигателя и трансмиссии.

Оценка преимуществ и недостатков видов компоновки будет дана ниже.

Частные компоновки танка

Компоновка боевого отделения подчинена интересам размещения выбранного комплекса вооружения и обеспечения максимальной эффективности его использования.

К ней предъявляются следующие требования.

Обеспечение возможности установки выбранного комплекса вооружения во вновь разрабатываемую или ранее разработанную конструкцию танка.

Схема основных размеров башни, пушки и выстрела

Возможность установки выбранной пушки в башню проектируемого тапка объективно определяется соотношением основных размеров башни: D_с- диаметр башни в свету; h_б — высота башни; h — высота расположения цапф орудия; b — расстояние от цапф до оси вращения башни; R_n-радиус обметания пушки; L_от — длина отката; r_n — радиус люльки; b_k — высота казенника; L_в - длина выстрела; L_r - длина гильзы (см. рисунок). Для критического утла возвышения k, просвет А между торцом казенника и сечением шариковой опоры можно определить из большого заштрихованного треугольника по теореме Пифагора.

Для безопасной стрельбы просвет А должен быть заведомо больше максимально допустимой длины отката (A>L_от), для безопасного экстрактирования — больше длины гильзы (A>L_r), для автоматического заряжания — больше длины выстрела (A>L_в) при унитарном заряжании, а при раздельном заряжании — больше длины гильзы или снаряда (А>L_r). Для увеличения просвета А предпочитают пушки с меньшим радиусом обметания R_n, но уравновешенные относительно оси цапф, без чего затруднена стабилизация оружия в вертикальной плоскости; увеличивают вынос цапф при сохранении необходимого сектора углов вертикального наведения пушки и диаметр опоры в свету D_c.

Надежная защита и герметизация минимальной по размерам амбразуры башни, удобство монтажа и демонтажа артиллерийской системы и вспомогательного вооружения (спаренный и зенитный пулеметы).

Обеспечение высокой маневренности огня, которая определяется большими скоростями наведения вооружения в вертикальной и горизонтальной плоскостях, достаточными углами наведения, быстродействием установленного механизма заряжания, наличием дублированного управления вооружением у командира, совершенством средств связи, применением автоматизированных систем управления огнем, количеством и совершенством приборов прицеливания и наблюдения, удобством размещения членов экипажа.

Скорострельность пушечного огня из танка определяется степенью автоматизации процесса заряжания и конструкцией выстрела (унитарное, раздельно-гильзовое или картузное заряжание). При ручном способе заряжания пушки в целях повышения скорострельности заряжающему выделяют большой объем и обеспечивают достаточную высоту (1600–1700 мм) и ширину (500 мм) рабочего места, устанавливают легкосъемное сиденье и вращающийся вместе с башней полик. Рационально размещают первую очередь боекомплекта, с тем чтобы сократить путь переносимого заряжающим выстрела. При механизированном заряжании, обеспечивающем повышение скорострельности, компоновка боевого отделения зависит от выбранного типа механизма заряжания и конструкции механизированной боеукладки.

Количество и совершенство приборов прицеливания и наблюдения и применение автоматизированных систем управления огнем обеспечивают точность огня из танка. С этой целью устанавливают наиболее совершенные дневные и ночные прицелы (возможна установка комбинированных прицелов), применяют механические или электронные баллистические вычислители, лазерные дальномеры и т. д. Большое значение придается размещению достаточного боекомплекта. Практически для размещения наибольшего числа выстрелов используют все свободные объемы обитаемых отделений, что затрудняет выполнение требования о размещении боекомплекта в местах непоражаемых и удобных для ручного заряжания. Реальный путь увеличения боекомплекта пушки состоит в повышении плотности компоновки. Характерным примером этого является наличие баков-стеллажей и переход к механизированному заряжанию с исключением заряжающего.

Компоновка отделения управления направлена на обеспечение удобств работы и хороших условий видимости водителю при наиболее снарядостойкой форме носовой части корпуса и его малой высоте.

Совершенство приводов управления оказывает большое влияние на компоновку отделения управления. Простые механические приводы управления, имеющие большие ходы органов управления и требующие больших усилий от механика-водителя, занимают большой объем. Применение сервоприводов и автоматики с малыми ходами органов управления позволяет значительно уменьшить объем и сократить число органов управления агрегатами трансмиссии.

Виды компоновки по размещению двигателя и трансмиссии: а) с кормовым размещением двигателя и трансмиссии; 6) с носовым размещением двигателя и трансмиссии. в) с кормовым размещением двигателя и носовым трансмиссии.

Вход и выход водителя из танка осуществляются через люк на подбашенном листе корпуса; запасной люк в днище в отделении управления используется для выхода экипажа из танка под огнем противника.

Наблюдение за местностью в боевой обстановке водитель ведет через перископические смотровые приборы, при этом вертикальный угол обзора должен быть не менее 20°, непросматриваемое пространство — не более 8 м и горизонтальный угол обзора должен обеспечивать видимость обеих гусениц. Предпочтительной считается центральная посадка механика-водителя, облегчающая ему ориентирование. В походном положении водитель имеет возможность наблюдать за местностью I ^посредственно через открытый люк. Для защиты водителя от пыли, дождя и грязи предусматривается легкосъемный защитный колпак. Наблюдение за местностью ночью обеспечивается постановкой приборов ночного видения, могущих работать как в активном, так и в пассивном режиме. Смотровые приборы механика-водителя снабжаются устройствами для промывки их защитных стекол от пыли и грязи и электроподогревом против оледенения и запотевания.

Компоновка моторно-трансмиссионного отделения подчинена интересам достижения максимальной плотности компоновки двигателя, трансмиссии и их систем в целях предельного уменьшения объема МТО, но при обеспечении надежной защиты, удобства обслуживания и проведения монтажно-демонтажных работ. Чем совершеннее конструкция силовой установки и трансмиссии, тем меньше их объемы, число агрегатов и соединительных устройств (муфт и валов), тем плотнее компоновка и меньше объем МТО.

Основными конструктивными мерами сокращения объема МТО являются поперечное размещение двигателя (для двигателей, подобных В-2 или В-6), сокращение числа агрегатов трансмиссии за счет объединения в общем блоке или за счет совмещения их функций, объединение двигателя и трансмиссии в общий блок, применение более компактной эжекционной системы охлаждения, сокращение длины воздушных трактов, сокращение объемов, занимаемых трубопроводами, за счет использования полостей и сверлений в агрегатах, вынос части элементов из забронированного объема (например, наружные топливные баки), применение серво- и электроприводов управления двигателем и трансмиссией, применение топливных баков со сложной пространственной конфигурацией и размещением внутри них механизмов. Каждая из названных мер имеет свои достоинства и недостатки: например, поперечное размещение дизельного V-образного двигателя позволило сократить длину МТО, но заставило ввести новый агрегат — входной редуктор (гитару); для монтажа, демонтажа и обслуживания МТО броневые листы крыши делают съемными, предусматривают люки, лючки и отверстия в крыше и днище танка, что является сложной компоновочной задачей.

Компоновка ходовой части направлена на достижение высокой подвижности машины при условии защиты от поражений наиболее ответственных узлов ходовой части и обеспечения удобства ее обслуживания и ремонта. Основными оценочными параметрами подвижности являются быстроходность и проходимость.

Для повышения быстроходности необходимо уменьшать потери в ходовой части. С этой целью выбирают конструкцию гусеницы с малым износом шарниров и минимальными потерями, придают гусеничному обводу рациональную форму за счет использования поддерживающих катков.

Для увеличения проходимости, определяемой величиной среднего удельного давления на грунт, которое не должно для основных танков превышать 80 кПа. увеличивают ширину гусениц и длину опорной поверхности /., добиваются равномерного распределения нагрузки между гусеницами и по длине одной гусеницы путем совмещения проекции центра масс ганка с геометрическим центром опорной поверхности, в допустимых пределах увеличивают клиренс танка или используют пневматическую подвеску с регулируемым клиренсом. Для преодоления эскарпов и вертикальных стенок поднимают ось направляющего колеса до 0,8–1,0 м над грунтом, не допускают, чтобы нос корпуса выступал перед наклонной ветвью гусеницы и направляющим колесом. Для улучшения характеристик плавности хода полный ход опорных катков увеличивают до 300 мм и более, используют рессоры с прогрессивными характеристиками, имеющими на малых ходах опорных катков незначительную жесткость, возрастающую на больших ходах, устанавливают мощные амортизаторы.

Поворотливость гусеничных машин может зависеть от отношения L/B (B — ширина колеи танка, представляет собой расстояние между центрами гусеничных лент). Чем меньше это отношение, тем лучше поворотливость танка в тяжелых условиях. Для современных танков L/B = 1,6–1,8.

Эргономические требования к размещению экипажа в танке

Одной из основных задач при проектировании танка является повышение эффективности боевой работы экипажа. Путь решения этой задачи — рациональное построение рабочих мест, оптимизация деятельности операторов, выбор оптимального уровня автоматизации систем управ/гения, улучшение параметров рабочей среды обитаемых отделений. Известно, что иногда в результате недостаточного учета инженерно-психологических факторов при создании и эксплуатации средств вооружения и военной техники эффективность ТТХ реализуется на 50–70 %.

При проектировании рабочих мест членов экипажа большое внимание уделяется их пространственной организации, призванной оптимизировать зону профессиональной деятельности, обеспечить рабочую зону- в соответствии со спецификой выполняемых операций. Причем необходимо учитывать, что чем дальше центр масс от точки опоры тела, тем сильнее напряжение мышц и тем быстрее наступает утомление. Необходимо обеспечить требуемую досягаемость и обзорность, а также условия для кратковременного и длительного отдыха.

Следующим этапом при проектировании рабочих мест является группировка органов управления и средств отображения информации в функциональные группы в соответствии с их назначением, частотой и последовательностью использования, размещение средств аварийной и критической сигнализации в оптимальной зоне обзора оператора и выдача ее активным способом, минимально необходимое количество органов управления гг индикаторов, правильное взаимное расположение органов управления и соответствующих им индикаторов, минимальные размеры индикаторов, обеспечивающие надежное считывание информации. Большое внимание при проектировании рабочих мест членов экипажа уделяется величинам хода органов управления и прилагаемым усилиям. Ход органов управления, приводящихся в действие от ноги, не должен превышать 150 мм, а от руки — 300 мм, при этом усилие, прилагаемое на педали, не должно превышать 300Н, а на рычаги — 130Н.

История развития компоновки танка. Первые танки

С современных позиций, когда рядовому любителю бронетанковой техники известны основные принципы конструкции танка, легко найти множество ошибок и недоработок в первых проектах и конструкциях танков.

А если подойти с позиций начала XX века? К Первой мировой войне, во время которой и появились первые танки на поле боя, уже были все технические предпосылки для создания танка, но не было еще ни опыта его создания, ни опыта боевого применения, на основе которого можно выдвигать требования к конструкции и компоновке. Именно поэтому период который начинается с разработки первых проектов танков и их появления на поле боя в 1916 г., до середины 1920-х гг. характеризуется широким разнообразием технических решений в области компоновки.

Начнем с отечественных разработок. Наиболее интересными для анализа представляются проект сверхтяжелого танка инженера ВД.Менделеева и колесный танк Лебеденко.

Проект сверхтяжелого танка Менделеева

С первого взгляда танк Менделеева ничего особого собой не представляет: прямоугольная коробка с пушкой впереди в лобовом броневом лист е и пулеметной башенкой на крыше корпуса.

Если же внимательно разобраться в особенностях конструкции, которая разрабатывалась в 1911–1915 гг., то не перестает удивлять прозорливость разработчика данного проекта. В этом проекте одновременно применены несколько технических решений, которые реально были реализованы в танкостроении через мггого лет. Вот некоторые из них:

— в качестве основного вооружения применена пушка большого калибра (120 мм), такие пушки на танках начали ставить в основном уже после Второй мировой войны;

— мощнейшее бронирование: лобовая броня 150. бортовая 100 мм. Как известно, все танки Первой мировой войны имели противопульное бронирование, а здесь не просто противоснарядное, но и такой толщины, которая и не снилась даже известному «Тигру» через 30 лет. Кроме того, конструктор применил дифференцирование брони: лобовая броневая деталь толще, что в мировом танкостроении получило широкое применение в основном с середины Второй мировой войны;

— пневматическая подвеска ходовой части с изменяемым клиренсом. Здесь даже не знаю, как и прокомментировать: применение пневматической подвески почти век спустя является перспективным направлением по повышению характеристик подвески и подвижности танка.

Па множестве других оригинальных решений, которые не имеют отношения к общей компоновке, останавливаться не будем.

Особое внимание хотелось бы обратить на рациональное размещение вооружения. Пушка, хоть и не установлена во вращающейся башне, как у подавляющего большинства последующих поколений танков (кстати, на тот момент разместить такое мощное орудие в башне мне не представляется технически возможным), находится в лобовом листе с углами горизонтального наведения ±16°, что обеспечивает ее наведение в направлении наиболее вероятного обнаружения целей. Пулемет размещен во вращающейся на 360° башенке. что. в отличие от большинства первых танков, в которых пулеметы были расположены в спонсонах или бойницах и имели ограниченный сектор стрельбы, позволяет наиболее полно использовать его огонь,

К недостаткам проекта танка Менделеева, подойдя к его рассмотрению с современных позиций, можно отнести: нерациональное бронирование (для начала XX века оно чрезмерное, кроме того, броневые листы расположены строго вертикально); большие габариты [так, например, высота по корпусу составляет 3.5 м (ознакомившись с теорией компоновки, мы знаем, что для заряжающего достаточно иметь 1600 мм по высоте, т. е. высота по крышу корпуса по условию размещения экипажа могла бы быть порядка 2–2,5 м)].

Колесный танк Лебеденко.

Проект сверхтяжелого танка Менделеева

Колесный танк Лебеденко

Как ни парадоксально это звучит, танк Лебеденко при всей своей оригинальности совсем не оригинален. Что я имел в виду? Ну, чем он оригинален, не стоит и распространяться — достаточно поставить рядом с ним любой другой известный танк и сравнить.

С другой стороны, почему он не оригинален? Опять же посмотрим внимательно на этот танк. Ничего не напоминает? Это же самодвижущийся лафет пушки, только очень больших размеров. Грубо говоря. Первая мировая война подвела конструкторов и военных к той мысли, что для взламывания обороны противника необходимо вооружение. которое будет защищено броней и будет иметь возможность самопередвигаться. Самая простая мысль — обычную пушку защитить броней и поставить на нее двигатель, однако габариты обычной пушки, естественно, сделать это не позволяют, тем более необходимо перевозить расчет орудия и преодолевать препятствия. Поэтому диаметры колес и габариты возрастают, растет масса.

С точки зрения общей компоновки танк отличается в лучшую сторону размещением вооружения во вращающихся башнях, однако колеса большого диаметра резко ограничивают сектор стрельбы и при этом все равно не обеспечивают достаточной площади контакта с грунтом. Как результат — высокое удельное давление на грунт и низкая проходимость.

Продолжение следует

СОВРЕМЕННЫЕ БМП

Семен Федосеев