Устройство бронетанкового вооружения

Рис. 5.48. Двигатель 6-ТД2

Рис. 5.49. МТО Т-72 (до модернизации), вид сверху МТО Т-72АГ

Электрические трансмиссии для современных боевых машин.

Новые требования к передаче мощности и появление в настоящее время быстродействующих мощных полупроводниковых приборов обеспечили конкурентоспособность электрических трансмиссий для боевых машин по сравнению с механическими, а во многих отношениях даже имеют превосходство над ними. Эти достижения позволили решить проблему, связанную с внедрением электрических передач в боевых машинах, так как эти приборы значительно повысили эффективность и надежность узлов конструкции, не обходных для Функционирования электрических приводов.

Так как электрическая энергия распределяется с помощью гибких кабелей, генераторы, контроллеры и тяговые электродвигатели могут размещаться вне зависимости друг от друга. Вытекающая из этого свобода компоновки обеспечивает возможность решения многих противоречивых требований в конструкции боевой ма­шины.

Более того, принятие концепций электрических приводов зависит от уровня появляющихся технологий. В боевой машине буду­щего топливные элементы будут превращать топливо непосредствен­но в электрическую энергию, удваивая экономию топлива. Полу проводниковая технология

371

уменьшит габариты и повысит эффективность электрического привода. Мощность для вооружения направленной энергии, электромагнитных пушек и электромагнитной брони будет подаваться тем же источником энергии, который приводит в действие гусеницы.

Батареи с высокой плотностью энергии будут накапливать энергию, вырабатываемую во время снижения скорости и маневров при спусках, для использования ее во время разгона, преодоления подъема, высокоманевренных действий и скрытных действий. Между тем система распределения электрической энергии будет постоянно регистрировать команды членов экипажа и незамедлительно распределять вырабатываемую и накопленную энергию туда, где она может использоваться лучше всего.

Датчики на гусенице будут оптимизировать подвижность в ус­ловиях труднопроходимой местности, и обеспечивать управляемые ускорение при разгоне, замедление при торможении и повороты. Раздельные пульты управления машиной позволят' членам экипажа, размещенным в башне, управлять машиной в условиях ограниченной видимости; будет вмонтирован командный интерфейс дистанционного управления.

Ясно, что электрические приводы будут доминировать в облас­тях приведения боевой машины в движение и распределения энергии. Так в настоящее время началось состязание за передачу в произ­водство первой боевой гусеничной машины с электроприводом и высокими характеристиками. Концепция "полностью электрического танка", показанная на рисунке ниже, основана на имеющейся в настоящее время технологии, включая электрические двигатели.

Рис. 5.50. Особенностями этой концепции полностью электрического танка, основанной на современной технологии, являются электрические приводы гусеницы и накопление импульсной энергии для электромагнитных орудий и брони:

1 - башня с электроприводом; 2 - двига­тели электрических приводов; 3 - схема формирования и мпульсов и аккумуляторная батарея; 4 - двигатель/генератор мощ­ностью 1500 л.с.; 5 - электромагнитная броня; 6 - электромагнитная пушка

5.4.2.2. Классификация и сравнительная характеристика ходовой части

БТВ.

372

Под ходовой частью понимают совокупность имеющихся на боевой машине движителей c системой подрессоривания. Иногда вместо ходовой части применяют термин шасси .

Движитель - совокупность агрегатов ходовой части, непосредственно взаимодействующих с окружающей средой для создания внешнего тягового усилия, движущего боевую машину. Современные основные боевые танки имеют только сухопутный движитель. Легкие танки, БМП и другие боевые машины кроме сухопутного могут иметь и водоходный движитель. Сухопутный движитель, кроме основной задачи по обеспечению движения машины, используется для передачи на грунт веса боевой машины.

В качестве сухопутных на боевых машинах могут использоваться гусеничный, колесный, колесно-гусеничный, лыжно-гусеничный, аэросанный движители, а так же комбинации этих движителей. Так, например, современные танки и БМП имеют гусеничный движитель; БТР - колесный (БТР-152, БТР-70, БТР-80) или гусеничный (БТР-50, американский М113); бронеавтомобили - колесный; колесно-гусеничный движитель ранее использовался на некоторых БТР (германские Sd Kfz 250, Sd Kfz 251, американский М2); боевые аэросани использовались во время Великой Отечественной войны в северных районах

СССР. Примером комбинации двух движителей, гусеничного и колесного, могут служить танки в основном 20-30-х годов - колесно-гусеничные танки Кристи и их наследники БТ, танк Скофилда, танки фирмы Виккерс и другие.

Следует сразу обратить внимание на некоторую неоднозначность применения терминологии. Под колесно-гусеничными, как правило, подразумеваются танки, которые имели два движителя - колесный и гусеничный, использовавшихся независимо друг от друга (например, танк БТ мог двигаться с использованием или колесного или гусеничного хода). В то же время, машины с колесно-гусеничным движителем (обычно управляемые колеса впереди, гусеницы сзади) называют полугусеничными. Иными словами, полугусеничные машины имеют колесно-гусеничный движитель, колесногусеничные - колесный и гусеничный попеременно (возможны варианты, например: колесный и колесно-гусеничный).

На современных танках применяются гусеничные движители, они по сравнению с другими имеют высокие показатели проходимости и быстроходности по пересеченной местности, надежны в эксплуатации, меньше уязвимы на поле боя, удобны в обслуживании и замене отдельных узлов.

Гусеничный движитель - движитель, в котором тяговое усилие создается за счет перематывания гусеничных лент состоящих из отдельных звеньев - траков. Гусеничный движитель состоит в общем случае из ведущего колеса, опорных катков, направляющего колеса (ленивца), поддерживающих катков (роликов) и гусеничной ленты. В некоторых устаревших источниках опорные катки называются поддерживающими.

373

Рис. 5.51. Виды движителей

Системой подрессоривания или подвеской танка называется совокупность деталей, узлов и механизмов, связывающих корпус машины с осями опорных катков. Система подрессоривания состоит из узлов подвески. Узлом подвески называется совокупность деталей, узлов и механизмов, связывающих ось одного катка с корпусом или нескольких взаимосвязанных катков, соединенных с корпусом через единый упругий элемент. Каждый узел подвески в общем случае включает упругий элемент (рессору), амортизатор (демпфер) и балансир. В старых источниках балансир индивидуальной подвески иногда именуется кривошипом.

Рис. 5.52. Подвеска танка

Статический ход катка - перемещение опорного катка по вертикали из положения полностью разгруженного упругого элемента (например, при поднятии танка краном) в положение его нагружения под действием веса танка (после опускания на грунт) на ровной горизонтальной площадке.

Динамический ход катка - перемещение опорного катка по вертикали от статического положения до упора в ограничитель хода катка.

Полный ход катка - перемещение опорного катка по вертикали из положения полностью разгруженного опорного элемента до упора в ограничитель хода катка, определяется как сумма статического и динамического ходов катка.

Классификация систем подрессоривания

374

Подвески всех гусеничных машин подразделяются на жесткие , полужесткие (иногда их называют тракторными) и мягкие (эластичные).

Рис. 5.53. Жесткая подвеска

Рис. 5.54. Полужесткая подвеска

Рис. 5.55. Мягкая подвеска

Взависимости от способа соединения опорных катков между собой и корпусом танка подвески делятся на индивидуальные, блокированные и смешанные.

Виндивидуальных или независимых подвесках каждый опорный каток соединен с корпусом независимо от остальных через свою рессору. Такие системы подрессоривания применяются на подавляющем большинстве современных танков, они в наибольшей степени соответствуют требованиям, которые предъявляются к системам подрессоривания быстроходных гусеничных машин.

Вблокированных подвесках несколько опорных катков, образующих тележку, соединяются с корпусом через общую рессору. За счет незначительных углов продольных колебаний φ блокированные подвески позволяют иметь высокую плавность хода на невысоких скоростях движения, благодаря чему получили широкое распространение в 30-х годах XX века. Их недостаток в малой энергоемкости и живучести из-за нарушения работы всех катков тележки при повреждении одного из них. Блокированные подвески

375

используются на английских "Центурионах" и "Чифтенах" и отражают концепцию танка, когда предпочтение отдается защите и огневой мощи в ущерб подвижности.

Рис. 5.56. Независимая подвеска

Рис. 5.57. Блокированная подвеска

Требования к системам подрессоривания Системы подрессоривания должны отвечать следующим основным

требованиям:

-обеспечивать хорошую плавность хода в различных дорожно-грунтовых условиях;

-иметь высокую живучесть и надежность в различных условиях боевого применения и мирной эксплуатации;

-иметь относительную массу не более 4-7% от массы машины и занимать не более 6-8% ее внутреннего объема;

-быть удобными для обслуживания и ремонта в эксплуатации, просто и легко монтироваться и демонтироваться.

Требования к системе подрессоривания по обеспечению высокой плавности хода:

-исключение пробоев подвески;

-максимальные ускорения при наезде на длинные неровности (a = 2 L, h

=0.15 м ) должны быть до 3.5 g ;

376

-максимальные ускорения тряски при движении по коротким неровностям с высотой h = 0.05 м до 0.5 g ;

-значение периода собственных угловых колебаний Tφ должно быть больше 0.5 с по эргономическим показателям и больше 1 с по условию обеспечения прицельной стрельбы. В конечном счете, желательно Tφ иметь примерно равным 1.25 с, но не более 1.55 с;

-минимальные амплитуды колебаний корпуса, исключающие пробои на крайних узлах подвески и удары стабилизированного основного вооружения в ограничители углов наведения.

Выполнение выше перечисленных требований возможно следующими техническими мероприятиями.

Во всех случаях желательно иметь:

-высокую удельную потенциальную знергию подвески λ ≥ 0.4-0.5 м, что достигается большими динамическими ходами катков и использованием мощных амортизаторов;

-большой момент инерции танка, что увеличивает период колебаний и уменьшает реакцию корпуса на внешние возмущающие воздействия, а как результат и амплитуду его колебаний. Высокий момент инерции достигается благодаря перераспределению масс и установке наиболее тяжелых агрегатов и узлов в носу и корме машины.

Исключение пробоев подвески достигается путем увеличения динамических и полных ходов катков. Увеличение динамического хода до 350400 мм можно считать разумным пределом, дальнейшее увеличение динамического хода ведет к увеличению высоты корпуса, что приведет при ограниченной массе к ослаблению бронирования.

Минимизация вертикальных ускорений достигается применением мягкой подвески с низким приведенным к катку коэффициентом жесткости подвески c

. Благодаря этому уменьшаются силы, действующие со стороны опорного катка на корпус при наезде на единичную неровность.

Увеличение периода собственных колебаний достигается опять же применением рессор низкой жесткости (вспомните опыт из курса школьной физики: чем мягче пружина, тем больше период раскачивания на ней одного и того же груза или, наоборот, на пружине одной жесткости больше период колебаний для более тяжелого груза), увеличением момента инерции танка.

Уменьшение амплитуды колебаний достигается применением мощных амортизаторов, которые быстро гасят колебания корпуса; увеличением длины опорной поверхности, благодаря чему увеличивается плечо силы амортизатора относительно центра масс, и он эффективнее выполняет свои функции.

Применение мягкой подвески позволяет уменьшить силы, действующие на опорные катки со стороны неровностей, что снижает амплитуду вынужденных колебаний. С другой стороны, мягкая подвеска оказывает меньшее сопротивление внешним силам, нарушающим равновесие танка. Мягкая подвеска склонна к продольному раскачиванию танка при трогании с места, торможении и изменении скорости движения.

Высокая живучесть подвески

377

Высокая живучесть подвески обеспечивается прочностью, долговечностью и износоустойчивостью деталей подвески и их минимальной уязвимостью на поле боя, увеличением энергоемкости (удельной потенциальной энергии подвески).

Прочность и долговечность подвески достигаются:

-применением для наиболее ответственных деталей качественных материалов с высокими физико-механическими свойствами (например, легированная сталь 45ХНМФА для торсионных валов);

-специальными технологическими мероприятиями, повышающими усталостную прочность деталей, в частности для торсионов могут применяться: термообработка, шлифовка, накатка роликами, дробеструйная обработка, заневоливание, нанесение защитного покрытия и обмотка изоляционной лентой;

-постановкой упоров, ограничивающих предельную деформацию и напряжения рессор и балансиров, предохранительных клапанов, ограничивающих давления в гидроамортизаторах и пневморессорах;

-десятикратным запасом прочности для деталей, испытывающих пробои подвески.

Рис. 5.58. Узел подвески БМП-2 с упругим упором

Повышение износоустойчивости достигается:

-сокращением "консольности" при передаче реакции опорного катка на корпус;

-применением развитых подшипников качения для опор балансиров;

-обеспечением регулярной смазки трущихся поверхностей и предотвращением попадания на них абразива и влаги (надежной герметизацией);

378

-выбором износостойкой конструкции деталей, удерживающих балансиры и катки от осевых перемещений и исключением конструкций, работающих при больших контактных напряжениях подвижных деталей.

Минимальная уязвимость на поле боя обеспечивается:

-размещением некоторых деталей подвески внутри корпуса (оси балансиров, торсионы, пневморессоры, амортизаторы) и ближе к днищу машины;

-приданием пулестойкости расположенным снаружи деталям;

-возможностью продолжить движение при поражении отдельных частей

иузлов подвесок.

Наименьшей уязвимостью отличаются индивидуальные торсионные подвески.

Конструкции некоторых систем подрессоривания и их оценка Индивидуальная подвеска

Рис. 5.59. Варианты независимой подвески:

а) торсионная; б) с двумя торсионами; в) двухторсионная трубчато-стержневая; г) с винтовой цилиндрической пружиной; д) с листовой рессорой; е) с резиновой рессорой

До начала второй мировой войны индивидуальная подвеска была менее распространена, только 35% от 23 основных марок танков имели индивидуальное подрессоривание. Это было связано с тем, что преимущества независимой подвески проявляются в основном на быстроходных машинах и при наличии амортизаторов, производство которых во многих странах еще не было освоено. К концу второй мировой войны уже более половины основных марок танков имели индивидуальную подвеску.

379

Рис. 5.60. "Меркава" вероятно единственный современный танк с пружинной подвеской Узел индивидуальной пружинной подвески танка "Меркава" Mk.III

На Т-90 первых выпусков использовалась ходовая часть, полностью заимствованная у танка Т-72Б. На последних выпусках машин применяется усовершенствованная ходовая часть, которая включает в себя:

-гидроамортизатор повышенной на 30-40% энергоемкости, заправленный специальной амортизаторной жидкостью 132-316;

-высокопрочный торсионный вал с повышенным уровнем допустимых значений за счет применения обработки методом ДСМ (деформационное старение мартенсита) для обеспечения увеличенных полных ходов опорных катков (динамический ход – 320 мм);

-уширенный опорный каток 750х190У с повышенным уровнем механических свойств, с пониженным уровнем тепловых напряжений, с

380