Подвижность

Подвижность

Подвижность танка объединяет ряд важнейших ее показателей: быстроходность, маневренность, проходимость, плавучесть и запас хода. В обеспечении высокой подвижности наряду с величиной удельной мощности танка и количеством возимого топлива важнейшую роль играет совершенство выполнения конструкций узлов и агрегатов трансмиссии, органов управления и ходовой части. Самый простой способ повышения скорости танка — это увеличение его удельной мощности или за счет увеличения мощности двигателя, или за счет уменьшения боевой массы танка. Однако в реальных условиях этот способ малопригоден, особенно для тяжелых танков. Увеличение мощности двигателя требует значительного увеличения объема, отводимого для размещения силовой установки, и как следствие — ведет к увеличению боевой массы танка. При неизменной мощности двигателя увеличение удельной мощности танка требует значительного уменьшения его боевой массы. Так, например, мощность дизелей тяжелых танков за два послевоенных десятилетия не изменилась и для танков ИС-4 и Т-10М осталась на уровне 551 кВт (750 л.с.). Увеличение удельной мощности с 9,2 кВт/т (12,5 л.с./т) до 10,7 кВт/т (14,6 л.с./т) было достигнуто за счет уменьшения боевой массы танка с 60 до 51,5 т.

Поэтому основные усилия специальных научно-исследовательских организаций и конструкторских бюро после войны были сосредоточены не только на исследовании основных направлений повышения подвижности танков, но и на реализации новых конструкторских и компоновочных решений и мероприятий по совершенствованию агрегатов, узлов и систем силовой установки, трансмиссии и ходовой части. Для проведения этих исследований в Академии бронетанковых войск, на НИИБТ полигоне и в некоторых научно-исследовательских организациях были созданы новые научно-исследовательские лаборатории, оснащенные уникальным стендовым оборудованием и современной специальной аппаратурой. К решению этой задачи также был привлечен Центральный экспериментальный завод (ЦЭЗ № 1) Министерства обороны.

Основным показателем уровня быстроходности и маневренности танка является величина средней скорости движения. Для танков первого послевоенного периода она составляла 22–25 км/ч, несмотря на увеличение боевой массы танков на 3–4 т по сравнению с боевой массой однотипных танков периода Великой Отечественной войны. Это стало возможным в результате того, что в послевоенные годы были достигнуты значительные успехи в разработке теории движения танка и методов расчета конструкций агрегатов и систем трансмиссии, узлов ходовой части танка, способствовавших созданию их более совершенных конструкций для повышения подвижности танка. Так, например, если в годы Великой Отечественной войны на советских танках в качестве механизма поворота применялись бортовые фрикционы (кроме тяжелых танков серии ИС, где устанавливались двухступенчатые ПМП), то на серийных танках послевоенного периода бортовые фрикционы сохранились только на легком танке ПТ-76 (ПТ-76Б). Для улучшения маневренности и повышения быстроходности танка двухступенчатые ПМП стали использоваться на средних танках, а для тяжелых танков был создан не имевший аналога за рубежом механизм поворота нового (третьего) типа — типа «ЗК». Все эти механизмы поворота обеспечивали устойчивое прямолинейное движение танка.

На тяжелых танках ИС-4, Т-10 и Т-10М вместо простых трехвальных коробок передач стали применяться планетарные коробки передач, объединенные с механизмом поворота в одном картере. В простых двухвальных коробках передач средних танков Т-54, Т-55 и Т-62 устанавливались конусные инерционные синхронизаторы для облегчения переключения передач и сокращения времени на выполнение этой операции. В конце первого послевоенного периода на средних и тяжелых танках стали применяться комбинированные двухрядные бортовые редукторы. Тяговые и скоростные характеристики создаваемых танков рассчитывались в соответствии с предъявляемыми требованиями к быстроходности и маневренности машины. Диапазон изменения передаточных чисел механических трансмиссий составлял от 7 до 10. В то же время велись НИР по созданию для танков однопоточных и особенно двухпоточных гидромеханических трансмиссий, позволявших осуществить разворот танка на месте вокруг центра масс при противоположном вращении гусениц.

На всех отечественных танках стали устанавливаться индивидуальные торсионные подвески различных конструкций — одновальные на средних и легких танках и пучковые на тяжелых танках. Блокированные подвески на создаваемых танках больше не применялись. Таким образом, окончательно был решен вопрос о рациональном типе танковой подвески в пользу индивидуальной (независимой) подвески. В первом послевоенном периоде широко проводилась работа по усовершенствованию технологии изготовления и улучшению термообработки торсионных валов. Были введены заневоливание торсионных валов для увеличения в них максимально допустимых касательных напряжений, что позволило увеличить динамический ход опорных катков с целью улучшения плавности хода танка, а также дробеструйная (вместо пескоструйной) обработка и накатка валов роликами для упрочнения их поверхностей.

Высокие скорости движения на местности зачастую ограничивались полученными значениями характеристик узлов системы подрессоривания танка. Для устранения раскачивания корпуса, которое приводило к частым и сильным ударам балансиров в ограничители их хода («пробою» подвески), приходилось или снижать скорость движения танка, или вводить в систему подрессоривания амортизаторы. Наилучшими показателями эффективности работы амортизатора обладали рычажно-поршневые гидроамортизаторы легкого танка ПТ-76. Первые рычажно-лопастные гидроамортизаторы, установленные на танке Т-54, были малоэффективными из-за конструктивных недостатков (большие зазоры между лопастями и корпусом, ненадежные уплотнения) и, как выяснилось впоследствии, неудачного выбора рабочей жидкости. Рычажно-поршневые гидроамортизаторы, используемые на тяжелом танке Т-10, также оказались недостаточно эффективными. Одновременно с разработкой торсионных подвесок велись НИР по созданию систем подрессоривания с пневматическими и гидравлическими подвесками для всех типов танков.

В первом послевоенном периоде большое внимание уделялось совершенствованию водоходных движителей. На легких плавающих танках испытывались различные типы водоходных движителей. Гребные винты устанавливались на опытном танке К-90, гусеничный водоходный движитель — на опытном танке «Объект 906Б» и водометы — на танках ПТ-76, ПТ-76Б, «Объект 906» и «Объект 911 Б». На серийных танках ПТ-76 и ПТ-76Б применялся гидрореактивный водометный движитель с двумя пропеллерными (осевыми) насосами. По сравнению с другими типами водоходного движителя водометы обеспечивали лучшую маневренность машины на плаву, но занимали внутри броневого корпуса значительный объем.

Преодоление водной преграды танком К-90.

Один из двух гребных винтов танка К-90.

Преодоление водной преграды танком ПТ-76.

Водометный движитель танка ПТ-76.

Преодоление водной преграды танком «Объект 906».

Танк Т-55 с установленным оборудованием для подводного вождения.

Танк Т-62 с установленным оборудованием для подводного вождения.

С 1947 г. велись работы по установке на танки оборудования для подводного вождения (ОПВТ), предназначавшегося для преодоления водных преград (рек) глубиной до 6 м. Первоначально было создано съемное ОПВТ, перевозившееся на машинах обеспечения и устанавливавшееся на танках перед преодолением водных преград. В ходе последующей работы появилось ОПВТ, перевозимое непосредственно на танке и состоявшее из двух частей — постоянно установленной на нем и съемной, монтировавшейся непосредственно перед преодолением водной преграды. Это оборудование устанавливалось на средних танках Т-54А, Т-55, Т-62 и тяжелых танках Т-10М и позволяло им самостоятельно преодолевать водные преграды глубиной до 5 м и шириной до 1000 м.

В середине 1950-1960-х гг. для преодоления танками Т-54, Т-55 и Т-10 водных преград глубиной свыше 5 м и значительной протяженности были разработаны и приняты на вооружение (для средних танков Т-54 и Т-55) индивидуальные навесные плавсредства ПСТ-54 и ПСТ-63.

В целях повышения проходимости гусеничных машин НИОКР проводились по двум направлениям. Работы по первому направлению предусматривали совершенствование конструкции трансмиссии и ходовой части и были связаны со снижением среднего давления на грунт (увеличение опорной поверхности гусениц и равномерное распределение давления по площади), с увеличением клиренса машины и плавной передачей крутящего момента двигателя на ведущие колеса за счет применения гидромеханических трансмиссий.

Второе направление касалось создания машин на воздушной подушке. Идея создания аппаратов, двигающихся на воздушной подушке (АВП), была предложена К.Э. Циолковским в 1927 г. До появления в 1959 г. сведений о разработке за рубежом транспортных средств на воздушной подушке работы в этой области в нашей стране проводились лишь эпизодически. В частности, в 1958 г. над созданием танка на воздушной подушке трудились в проектно-конструкторском бюро ЦЭЗ № 1. Была изготовлена опытная машина — платформа «на воздушной подушке», предназначавшаяся для проверки режимов движения, управляемости и маневренности, а также отработки соответствующих органов управления. Опытная машина, выполненная в габаритах танка (длина -6 м, ширина — 3 м, высота — 1,5 м), имела массу 2000 кг. Корпус изготавливался из легких металлических конструкций со слегка скошенными лобовым и бортовыми листами. В передней части платформы находилось отделение управления, в котором размещались два человека. В центральной части, ближе к корме, располагался подъемный воздушный винт с приводом от двигателя В-2 мощностью 368 кВт (500 л.с.), по бокам в корме — два маршевых воздушных винта. Зона повышенного давления воздуха под корпусом помимо подъемного воздушного винта обеспечивалась с помощью ограждения из гибких материалов. Высота полета над поверхностью земли составляла 150 мм. Кроме того, при неработающем подъемном воздушном винте платформа могла передвигаться по ровной поверхности на колесах диаметром 150 мм, установленных по периметру днища. Летом 1959 г. машина проходила испытания на НИИБТ полигоне, но не смогла преодолеть косогор, и дальнейшие работы по ней прекратили.

ТанкТ-10М с установленным оборудованием для подводного вождения.

Танк Т-54 с навесными плавсредствами ПСТ-54 преодолевает водную преграду.

Ходовой макет машины на воздушной подушке СМ-1.

Продольный разрез ходового макета СМ-1.

Испытания ходового макета СМ-1.

В соответствии с постановлением правительства в августе 1959 г. к созданию машин на воздушной подушке были привлечены ЦАГИ, ЦИАМ, НИИД, ОКБ ГКАТ, СТЗ и ЧКЗ. На ВНИИ-100 возлагались теоретическая и экспериментальная отработка нового принципа движения, обоснование ТТТ на разработку специальной боевой машины, а также координация работ по теме в целом. В результате проведенной в 1959–1963 гг. работы были получены теоретические, методические и конструкторские основы создания аппаратов на воздушной подушке.

При рассмотрении во ВНИИ-100 двух основных схем создания воздушной подушки (рассматривались сопловая и камерная схемы) предпочтение было отдано сопловой схеме, с использованием которой в 1960 г. изготовили ходовой макет сухопутной машины СМ-1 на воздушной подушке. Макет имел массу 3,5 т и оснащался авиационным двигателем АШ-62 мощностью 735 кВт (1000 л.с.). Воздушная подушка, давление внутри которой достигало 1,47 кПа (150 кгс/м?), создавалась осевым вентилятором. Горизонтальная тяга и поворачивающий момент обеспечивались с помощью реактивных струй, вытекавших из четырех групп жалюзи по бортам (две группы для движения вперед и две группы — назад). Для создания дополнительной горизонтальной тяги предусматривалось использование двух вариантов устройств: воздушные винты с отбором мощности от основного двигателя и два турбореактивных двигателя. Высота полета машины составляла около 200 мм.

В 1960–1961 гг. ходовой макет прошел всесторонние испытания при движении по земле, на воде и по глубокому снегу. Кроме того, исследовалась проходимость машины по минным полям, проверялась ее маневренность и устойчивость с грузом массой 10ОО кг. Одновременно в конструкторских бюро ЧКЗ и ВгТЗ были разработаны и изготовлены макеты машин на воздушной подушке «Объект 760» и «Объект 904», которые в 1961–1963 гг. прошли заводские испытания. Кроме того, в ходе ОКР были проведены конструктивные и компоновочные проработки боевой разведывательно-дозорной машины БРД-ВПК («Объект 761») массой 6 т — на воздушной подушке камерного типа (ВПК) и 5,5 т — на воздушной подушке соплового типа (ВПС). В 1965 г. на базе легкого танка ПТ-76 в конструкторском бюро ВгТЗ создали ходовой макет машины на воздушной подушке «Объект 8М-906» массой 13,5 т.

Сравнительные испытания изготовленных ходовых макетов на воздушной подушке с танком ПТ-76Б на проходимость по болотам выявили перспективность способа движения на воздушной подушке и дали большой практический материал для создания боевых машин особо высокой проходимости. С учетом результатов выполненных НИОКР во ВНИИ-100 в середине 1960-х гг. разработали и изготовили макеты различных боевых и десантных машин на воздушной подушке с управляемым ракетным оружием. Создание машин на воздушной подушке продолжили в 1970-х гг. Впоследствии результаты этих НИОКР использовали при создании для ВМФ десантных кораблей на воздушной подушке («Аист», «Гусь» и др.).

В 1964 г. во ВНИИ-100 совместно с ЦНИИ-45 были проведены исследовательские работы по повышению скоростей движения боевых машин на плаву за счет создания опытных образцов боевой техники на подводных крыльях (руководитель работы А.Н. Стеркин). Для отработки устройств, обеспечивавших продольную и, главным образом, поперечную устойчивость танка на режимах выхода на крылья и движения на них, а также оценки маневренных качеств, изготовили и испытали самоходный макет танка в 1/2 натуральной величины.

Внешние обводы макета соответствовали обводам танка ПТ-76. Крылья крепились к стойкам трубчатого сечения, заключенным в кожухе обтекаемой формы. Изменение угла атаки крыльев осуществлялось поворотом стоек гидравлическим приводом, управляемым с места механика-водителя, и регулировалось в пределах от 0 до 15°. На задних крыльях располагались гребные винты диаметром 250 мм с приводом от двигателя ГАЗ-12, размещенного в моторном отсеке макета. Крылья, установленные на макете, имели сегментный профиль и общую плоить 2,5 и 3 м?. Управление макетом на воде осуществлялось с помощью установленного на нем руля. Масса полностью оборудованного макета с водителем составляла 1750 кг (14000 кг для натурного образца).

В ходе экспериментальных исследований, проводившихся в водном бассейне испытательной станции ВНИИ-100, макет легко выходил на крылья, был устойчив на курсе на всех режимах движения и послушен в управлении. Максимальная скорость движения макета на плаву составляла 19 км/ч, что соответствовало скорости 27 км/ч для натурного образца.

Ходовой макет машины на воздушной подушке «Объект 760».

Самоходный макет танка в 1/2 натуральной величины на подводных крыльях.

Сравнительные испытания на проходимость ходового макета машины на воздушной подушке «Объект 760» и танка ПТ-76Б.

Испытания самоходного макета танка на пндводных крыльях.

Анализ достигнутых результатов показал возможность создания быстроходного танка на подводных крыльях относительно небольших размеров. При оборудовании боевой машины подводными крыльями ее скорость на воде могла быть увеличена с 11–12 км/ч до 25–30 км/ч при удельной мощности 18,4 кВт/т (25 л.с. Д) и до 45–50 км/ч при удельной мощности 33,1-36,8 кВт/т (45–50 л.с. Д). Выход на режим максимальной скорости мог быть обеспечен только при использовании системы крыльев, регулируемых по углу атаки.

В результате исследований принципа движения макета на подводных крыльях для реальной боевой машины была выбрана следующая компоновочная схема. Подводные крылья на поворотных стойках располагались в носовой и кормовой частях танка. Привод к гребным винтам, установленным в зависимости от компоновочной схемы машины в носовом или в кормовом крыле, монтировался в стойках и соединялся с дополнительной передачей трансмиссии танка кулачковой муфтой. Конструктивная схема крепления стоек к корпусу машины позволяла путем их поворота устанавливать крылья в нужное по условиям эксплуатации положение. Опускание крыльев и изменение углов атаки осуществлялось водителем с помощью гидросистемы. Крылья и вспомогательное оборудование монтировались на танк силами экипажа перед преодолением водной преграды. При движении на суше и на мелководье крылья находились в поднятом положении (над крышей машины). При достижении состояния плавучести, на достаточной глубине, крылья устанавливались в рабочее положение путем поворота стоек.

В зависимости от выполняемых боевых задач крылья со стойками могли быть или сброшены (без выхода экипажа из машины), если в повторном их применении не имелось необходимости, или подняты в положение, при котором танк мог двигаться на гусеницах.

Одной из важных характеристик подвижности танка являлся запас хода машины по топливу. Значительное увеличение запаса хода достигалось за счет установки снаружи танка дополнительных емкостей для топлива, подключенных к топливной системе двигателя. В 1958 г. на НИИБТ полигоне были испытаны танки Т-54, «Объект 139» и Т-10, оборудованные дополнительными емкостями для топлива по предложениям завода № 183 в Нижнем Тагиле и представителей Прибалтийского и Белорусского военных округов.

Предложение представителей Прибалтийского военного округа заключалось в использовании в качестве дополнительных емкостей стандартных железных бочек, емкостью 200 и 290 л, находившихся на снабжении в войсках. Три бочки, одна из которых емкостью 290 л, крепились на крыше танка над моторно-трансмиссионным отделением. Достоинством этого способа увеличения запаса хода являлось сравнительно большое количество дополнительно перевозимого топлива (600–690 л) и использование стандартных бочек. Однако он не был рекомендован для дальнейшего использования, так как в этом случае исключалась возможность кругового вращения башни, появлялась необходимость снимать бочки при проведении контрольных осмотров на марше, ухудшались условия охлаждения двигателя, увеличивалась пожароопасность при повреждении бочек, уменьшалась численность танкового десанта.

Танк Т-54 с установкой дополнительных топливных бочек по предложению представителей ПрибВО.

Установка дополнительных топливных бочек на танкеТ-54 по предложению представителей ПрибВО. На фото справа видны места крепления бочек.

Танк Т-54 с установкой дополнительных топливных бочек по предложению представителей завода № 183.

Места крепления бочек (слева). Установка дополнительных топливных бочек по предложению представителей завода № 183 на танке Т-54 не мешало ему преодолевать вертикальные препятствия(справа).

Танк «Объект 139» с установкой дополнительных топливных бочек по предложению представителей БВО. На фото вверху видны места крепления бочек.

Установка дополнительных топливных бочек на танке T-10. На фото вверху видны места крепления бочек.

Испытания танка Т-54 с мобильным одноколесным бронированным прицепом с емкостью для 1200 л топлива.

Таблица 35

Характеристики подвижности отечественных и зарубежных танков первого послевоенного периода

Примечания: V_max — максимальная скорость по шоссе, Р_ch — среднее давление на грунт, L — длина опорной поверхности гусениц, В — ширина колеи.

* В знаменателе указана скорость на плаву.

** Глубина преодолеваемой водной преграды с ОПВТ.

По предложению представителей Белорусского военного округа дополнительными емкостями для топлива служили два специально изготовленных бака по 170 л каждый. Баки крепились на корме танка и через систему трубопроводов включались в топливную систему двигателя. Дополнительные баки не ограничивали вращения башни при максимальном угле склонения пушки. Этот вариант увеличения запаса хода танка также не получил применения из-за использования нестандартной тары в качестве дополнительных емкостей и трудностей соблюдения технологии (бакелитирование) при изготовлении баков в войсках.

Представители завода № 183, в свою очередь, предложили использовать две стандартные бочки емкостью 200 л, которые крепились к кормовому броневому листу танка Т-54 на четырех специальных кронштейнах. В ходе испытаний было установлено, что дополнительное оборудование не мешало танку преодолевать вертикальные препятствия и не ограничивало средние скорости движения машины. Установка бочек на корме танка не препятствовала доступу к агрегатам танка при их обслуживании и ремонте. Заправка топлива из дополнительных бочек в топливную систему танка производилась с помощью штатных заправочных средств обычным способом. В то же время исключались возможность применения дымовых шашек при постановке дымовых завес и поворот пушки на корму при углах возвышения пушки меньше +4°. Предложение завода № 183 было рекомендовано для практического использования. При установке дополнительных топливных бочек запас хода танка Т-54 увеличился на 50 %, танка Т-10 — на 44 %.

В 1960 г. в проектно-конструкторском бюро ЦЭЗ № 1 по предложению Е.Р. Урванцева разработали и изготовили мобильный одноколесный бронированный прицеп для танков Т-54 и Т-55, предназначавшийся для транспортирования 1200 л дополнительного топлива. Прицеп прошел испытания на НИИБТ полигоне, но на снабжение принят не был, так как снижал маневренность и скорость танка.

По отдельным показателям подвижности, таким как среднее давление на грунт, запас хода, отечественные средние танки Т-54, Т-54А, Т-54Б, Т-55, Т-62, а тяжелые Т-10 и Т-10М — и по максимальной скорости, превосходили выпускавшиеся одновременно с ними однотипные зарубежные танки: М47, М48, М103 (США), «Центурион» и «Конкэрор» (Великобритания). Несмотря на меньшую удельную мощность, советские средние танки имели такие же максимальные и средние скорости движение, что и американские машины. Это объяснялось низким КПД и неудовлетворительной характеристикой входа гидромеханических трансмиссий американских танков. Легкий танк ПТ-76 уступал однотипным танкам АМХ-13 (Франция) и М41 (США) по величине удельной мощности, максимальной скорости движения по суше, однако оба иностранных танка не были плавающими и имели худшие показатели проходимости по грунтам с низкой несущей способностью.

Существенный скачок в повышении характеристик подвижности новых зарубежных танков М60 (США), «Чифтен» (Великобритания), «Леопард-1» (ФРГ) и АМХ-30 (Франция) обеспечило применение в них дизельных и многотопливных (ограниченной многотопливности) двигателей, поставив эти машины по запасу хода на один уровень с отечественными танками. По величине удельной мощности на первое место вышли танки «Леопард-1» (ФРГ) и АМХ-30 (Франция). В этом отношении танку «Леопард» незначительно уступал новый отечественный танк «Объект 432», который по запасу хода все же превосходил его. Характеристики подвижности отечественных и зарубежных танков приведены в таблице 35.

Улучшение характеристик подвижности новых зарубежных танков, появившихся в середине 1960-х гг., потребовало предъявления повышенных требований к аналогичным характеристикам перспективных отечественных танков. К реализации этих требований отечественные конструкторы приступили уже во втором послевоенном периоде.