Мто танка что это
Откровенный разговор о проблемах танкостроения
Данные должны быть либо правильные, либо официальные.
В газете «Завтра» №46 (730), ноябрь 2007 г., помещена очередная статья В. Козишкурта и А. Ефремова «Танковый вальс. Будущее отечественного танкостроения»[4]. После прочтения ее и других публикаций 4, просмотра выступлений В. Морозова по Центральному телевидению, кажется, что в название статьи вкралась ошибка и правильно следует читать «Будущее отечественного танкостроения — танковый вальс». В который раз эти авторы, являющиеся техническими специалистами самого высокого ранга в танкостроении, развлекают читателей описанием достижений танка Т-80 в исполнении танковых танцев — «вальсов» и «цыганочек», выстрела в «полете», «забивания гвоздя в деревянное бревно», сушки валенок выхлопными газами двигателя, незаглохаемости двигателя при упирании танка в бетонную стену или выполнении танкового тарана и т.п. (это удел журналистов).
Все перечисленное не имеет к боевому применению танков никакого отношения, впрочем, и к будущему отечественного танкостроения тоже. Также уже претит от неумеренного восхваления танка Т-80, который авторами называется в разных СМИ «чудо-танком», «лучшим на сегодняшний день танком в мире» с непревзойденными характеристиками, являющимся «славой и гордостью отечественного танкостроения», «национальным достоянием России», «бросившим вызов времени» и т.п. [2, 3, б].
Восточная пословица гласит: «Можно 100 раз произнести слово «халва», от этого слаще во рту не станет». Лучшую рекламу танкам делает рынок вооружений, а он не на стороне танка Т-80. По прогнозам американского агентства Forecast International [7], самый большой объем экспортных поставок танков в мире на ближайшие годы будет принадлежать России, а значит, Уралвагонзаводу (УВЗ), у ворот которого образовалась очередь на поставку танка Т-90С иностранным государствам. Поэтому, логично рассуждая, надеемся, что будущее отечественного танкостроения связано с именем этого завода и Уральского КБ транспортного машиностроения (ОАО«УКБТМ») — разработчика технической документации для изготавливаемых на УВЗ танков.
Технические споры о путях развития танкостроения неизбежны. Это должно быть одной из форм деятельности танкостроителей и танкистов, необходимой для нахождения правильного решения. Однако форма дискуссии, несмотря на остроту проблемы, по нашему глубокому убеждению, должна быть обоснованной и опираться только на объективные документы.
К сожалению, сторонников танка Т-80 часто отличает техническое высокомерие по отношению к своим оппонентам, искажение приводимых фактов, откровенно недобросовестный характер выступлений, принижающих боевые характеристики уральских танков, формирующих у молодежи, интересующейся танками, и даже части специалистов искаженное представление о современном состоянии и проблемах, стоящих на путях дальнейшего развития танков. Попробуем вкратце проанализировать часто упоминаемые сторонниками газотурбинного Т-80У «достижения» этого танка в сопоставлении с танком Т-90С. Публикуемые нами в главах 1—25 материалы опираются на объективные источники информации и поэтому, уверены, дают правдивое освещение современного состояния отечественного танкостроения. Ибо, как сказал известный русский генерал, военный теоретик Михаил Иванович Драгомиров, «всякое дело выигрывает от правды».
Авторы выражают сердечную благодарность за помощь, оказанную в подготовке материалов к публикации, их рецензировании и ценные советы, сотрудникам ОАО «УКБТМ»:
— А.А. Ананьеву — ведущему инженеру;
— И.И. Баранову — главному инженеру;
— И.Н. Баранову — заместителю директора;
— В.И. Васильеву — начальнику отдела, заслуженному конструктору РФ, лауреату премии Правительства РФ по науке и технике;
— Г.С. Горсевану — начальнику отдела, лауреату премии Правительства РФ по науке и технике;
— В.Ф. Кассию — начальнику отдела;
— В.И. Колмогорцеву — начальнику отдела;
— Н.А. Молоднякову — главному специалисту, кандидату технических наук, члену-корреспонденту РАРАН, лауреату премии Правительства РФ по науке и технике;
— Г.А. Моргунову — ветерану ОАО «УКБТМ»;
— С.Н. Николаеву — начальнику отдела;
— В.П. Папулову — начальнику отдела;
— A.M. Смирнову — начальнику бюро;
— В.Д. Тумасову — ведущему конструктору, лауреату Государственной премии СССР;
— Г.Ф. Тютюгину — заместителю главного конструктора, а также:
— А.В. Доброхотову — начальнику 47 ВП МО РФ;
— П.И. Кириченко — ветерану ГАБТУ МО РФ;
— B.C. Мурзину — директору-главному конструктору ГСКБ «Трансдизель» ОАО «Челябинский тракторный завод»;
— М.А. Никитину — доктору технических наук, профессору НТИ УГТУ (УПИ).
Авторы выражают признательность за помощь в подготовке рукописи В.В. Мурзину, К.В. Еманову, К.Г. Пермякову, И.Г. Онегову (ОАО «УКБТМ»), О.В. Пермяковой (ОАО «НПК «УВЗ»).
Особую благодарность приносим главному редактору журнала «Техника и вооружение» М.В. Муратову, директору ЗАО «Типография «Репринт» В.Р. Ермакову, начальнику отдела маркетинга и продаж ЗАО «Репринт» А.Ю. Хлопотову за большой объем работ, выполненных при осуществлении этого проекта в журнальном и книжном вариантах.
В книге использованы фотографии и архивные материалы ОАО «УКБТМ», рекламной службы ОАО НПК «Уралвагонзавод», музея бронетанковой техники ОАО НПК «Уралвагонзавод», журнала «Техника и вооружение», ООО «Модел Пойнт», сети Internet, из коллекций Н.А. Молоднякова и И.А. Демченко (ОАО «УКБТМ»),
И.А. Скороходова (ОАО «НПК «УВЗ»), а также частных фотографов и коллекционеров В. Белогруда, В. Вовнова, О. Желтоножко, С. Поддубного, В. Моисеева, С. Зудова, А. Хлопотова, Д. Пичугина, М. Путникова, В. Малькевича, С. Суворова, В. Друшлякова, В. Щербакова, М. Павлова и некоторых лиц, пожелавших остаться неизвестными.
Разговор англичанина — хозяина дома с водителем автомобиля, въехавшим в его кухню через пролом стены:
Хозяин: «Вы куда ехали?»
Водитель: «Вообще я ехал в Ливерпуль, но не вписался в поворот».
Хозяин: «В следующий раз поезжайте через спальню, там путь короче».
В 2008 году реорганизовано в ОАО «Уральское конструкторское бюро транспортного машиностроения».
В 2008 году реорганизовано в ОАО «НПК «Уралвагонзавод».
Список литературы к позициям [36,37] см. в конце главы «Скорость танка».
Список литературы к позициям 2 см. в конце главы 1 «Скорость танка»
Компоновка основных боевых танков
Танк как инженерная конструкция представляет собой комплекс вооружения, броневой защиты, несущей основы, силовой установки и ходовой части. Танк должен обеспечивать возможность передвижения как вне дорог (удельное давление на грунт, не превышающее давление стопы человека) так и по существующей дорожной сети с искусственными сооружениями (вес с полной нагрузкой, не превышающий несущую способность пролетов мостов).
К ходовой части танка предъявляются общие требования к гусеничному движителю, в первую очередь обеспечение равномерной нагрузки опорных катков шасси. Игнорирование этих требований ведет к следующим отрицательным последствиям:
— уменьшению проходимости в связи с неравномерным удельным давлением на грунт;
— повышенным вертикальным колебаниям корпуса при движении по пересеченной местности,
— снижению скорости движения;
— уменьшению точности стрельбы из пушки из-за меньшей эффективности работы её стабилизатора;
— росту утомляемости экипажа;
— увеличенному износу упругих элементов подвески опорных катков и гидроамортизаторов.
Первые типы танков, разработанные в Великобритании и Германии в годы Первой мировой войны, имели простейшую компоновку – общий каземат корпуса с вооружением, размещенным в передней части (по бортам и/или в лобовой детали), и двигателем с трансмиссией, размещенными в задней части. Боекомплект и топливо располагались в центре корпуса. Многочисленный экипаж и броневая защита были равномерно распределены по всему корпусу. Орудийная башня как таковая отсутствовала, вместо неё применялись казематные полубашни, симметрично расположенные по бортам корпуса. Гусеничный движитель имел шасси с малым ходом опорных катков, что видно на примере немецкого танка AV7.
Опыт боевого применения танков простейшей компоновки выявил их конструктивные недостатки:
— слабую броневую защиту казематного корпуса с развитой внешней поверхностью;
— наличие больших мертвых зон обстрела из пушек, установленных в казематных полубашнях;
— низкую скорость передвижения по пересеченной местности в связи с малым ходом подвески.
Развитием этой компоновки стала конструкция советского танка КВ-1 начала Второй мировой войны, башня которого имела развитую кормовую нишу, в которой располагалась значительная часть боекомплекта пушки. В конце войны подобную башню получила последняя модификация самого массового советского танка Т-34-85.
С целью восстановления оптимальной весовой балансировки танка необходимо было сместить назад его башню. С этой целью в классическую компоновку была внесена ещё одна новация: все немецкие танки и американский танк «Шерман» М4 имели разнесенную силовую установку – коробка перемены передач и бортовые редукторы располагались в носовой отделении корпуса, а двигатель и топливо – в кормовом. Двигатель был связан с трансмиссией карданным валом. Это решение позволило сместить назад тяжелую башню ценой переноса вперед относительно легкой трансмиссии.
Последний вариант компоновки танка обладал двумя крупными недостатками:
— наличие карданного вала вынуждало увеличивать высоту, объем и площадь поверхности корпуса, уменьшая степень защищенности танка (отношение заброневого объема к весу брони);
— вынесенные на лобовую поверхность бортовые редукторы гусеничного движителя были крайне уязвимы не только для бронебойных снарядов, но также осколков и ударной волны от взрывов осколочно-фугасных снарядов, в отличие от классической компоновки, где корпус экранирует кормовые бортовые редукторы от фронтального обстрела.
Решение проблемы было найдено в конце войны советскими разработчиками в конструкции танка Т-44. Не изменяя классической компоновки, они уменьшили длину кормового отделения за счет поперечного расположения двигателя и трансмиссии, связанных между собой зубчатой передачей. Центр опорной поверхности гусениц сместился вперед в направлении смещения центра тяжести танка. В дальнейшем это инженерное решение (уменьшение габаритов силовой установки) в сочетании ранее реализованным вариантом компоновки (башня с развитой кормовой нишей) было повторено в конструкциях основных боевых танков США, Германии, Франции, Японии и Южной Кореи, в том числе состоящих на вооружении в настоящий момент.
Однако отступление от классической компоновки «Рено» FT-17 с выносом боекомплекта в кормовую нишу привело к ослаблению степени защиты танка за счет роста заброневого объема при одновременном возникновении излишков пространства в боевом отделении корпуса. Причиной было то, что высота корпуса не могла быть уменьшена ниже уровня двигателя в сочетании с его системой охлаждения (примерно 1 метр). При этом высота башни определяется крайними точками опускания ствола (вплоть до касания кромки верхней лобовой детали) и подымания казенника пушки (вплоть до касания потолка башни) при вертикальной наводке орудия (примерно 0,8 метра). При размещении командира и наводчика в основном в башне в подбашенном пространстве образуется объем, достаточный для хранения всего боекомплекта.
Единственная проблема – как обеспечить подъем выстрелов из подбашенного пространства и досылание их в пушку. В 1964 году указанная проблема была решена в советском танке Т-64 путем установки автомата заряжания под вращающимся полом боевого отделения. Все последующие советские, российские, украинские и китайские танки по настоящее время используют эту компоновку.
Другим путем попытались пойти в 1958 году американские разработчики опытного танка Т92. Его оригинальная компоновка была основана на переносе моторно-трансмиссионного отделения в нос корпуса и совмещении с отделением управления, отгороженным броневой перегородкой. Вес лобовой брони, двигателя и трансмиссии уравновешивался весом башни и боекомплекта. Однако совмещение по длине сразу двух отделений корпуса вынуждало увеличивать его высоту с целью вертикальной компоновки оборудования силовой установки. В итоге у танка возрастали заброневой объем и площадь поверхности корпуса при снижении степени защиты. Несмотря на явный недостаток подобной компоновки и отказ от неё американских разработчиков, она была повторена в израильском серийном танке «Меркава» и швейцарском опытном танке «NKPz», что, скорее всего, объясняется отсутствием опыта конструирования танков в указанных странах.
Работы в этом направлении были возобновлены только в 2012 году в рамках проекта создания нового российского танка «Армата». Опираясь на современные достижения в области автоматических систем детектирования и сопровождения целей в проекте предусматривается сокращение экипажа танка до двух человек, расположенных в отделении управления. Кроме необитаемых боевого отделения и башни, существенным отличием компоновки «Арматы» от компоновки «Рено» FT-17 является увеличение длины носовой оконечности корпуса с целью размещения навесных модулей броневой или динамической защиты. Возросшая длина корпуса положительно сказывается на смещении назад центр опорной поверхности гусениц. Размеры носовой оконечности можно оценить по фотографии опытного танка «Объект 187», использующегося в качестве прототипа «Арматы».
Прогнозируемое развитие функциональности перспективных систем активной защиты танков вплоть до перехвата высокоскоростных кинетических снарядов делает возможным в ближайшем будущем снижение требований к пассивной броневой защите танка, а также к его динамической защите, в настоящее время с успехом применяемой против низкоскоростных реактивных гранат и противотанковых ракет. Причем количество пусковых установок поражающих элементов активной защиты, устанавливаемой на каждый танк, будет обеспечивать одновременный перехват двух и более целей, подлетающих с одного или разных направлений. На основании данного прогноза можно предполагать отказ от динамической защиты, уменьшение толщины бронирования до противоосколочного и переход к всеракурсному недифференцированному бронированию.
Кроме того, уже сегодня имеются готовые решения гибридных силовых установок, состоящих из теплового двигателя (дизеля или одновального ГТД), встроенного электрогенератора, литий-ионной аккумуляторной батареи большой емкости и тяговых электромоторами. Появляется возможность перенести тяговые двигатели вместе с бортовыми редукторами в носовую часть корпуса, равномернее распределив нагрузку по длине опорной поверхности (учитывая большой объем, занимаемый отделением управления и малый вес экипажа из двух человек). При этом дублированные силовые кабели, связывающие электрогенератор с электромоторами, в отличие от карданного вала танков Второй мировой войны, могут быть проведены вдоль надгусеничных спонсонов корпуса, не приводя к увеличению его высоты.
Танк с подобной компоновкой уже был разработан в 2009 году в рамках американской программы FCS, но не пошел в серию из-за неготовности выбранной системы активной защиты Quick Kill к перехвату высокоскоростных кинетических бронебойных снарядов. Однако, учитывая прогресс в области развития подобного типа защиты, в настоящее время велика вероятность, что эта компоновка будет использована в американском аэромобильном танке, концепция которого разрабатывается командованием TRADOC Армии США, и израильском основном боевом танке Rakiya, предназначенном для замены устаревшего танка «Меркава» в бронетанковых частях Армии обороны Израиля, начиная с 2020 года.
Основы теории и история развития компоновки танка
Значительно переработанный и дополненный вариант статьи, опубликованной на Броне-сайте в 2001 году [1].
Содержание
Введение
Современный читатель популярных военно-технических изданий избалован обилием материалов по истории создания, боевому применению, особенностям конструкции вооружения и военной техники. Мой опыт общения с фанатами военной техники показывает, что нынешнему читателю становится мало видеть конструктивные особенности различных танков, мало иметь подробнейшие чертежи. Все больше возникает вопросов «почему?», «а как лучше или хуже?», «почему сделано так, а не как-то иначе?». Может быть, серия статей, посвящённая особенностям конструкции бронетанковой техники и вооружения, даст ответы на некоторые ваши вопросы. Вполне закономерно, что первая статья такой серии посвящена компоновке танка. Начнём её с определения общей терминологии.
Дадим определение танку:
В отечественном танкостроении танки было принято классифицировать по массе на лёгкие (до 20 т), средние (от 20 до 40 т) и тяжёлые (свыше 40 т).
Так как к 60-м годам развитие средних и тяжёлых танков привело к стиранию резких границ между ними, появился новый класс танков — основные боевые танки (ОБТ), заменяющий в настоящее время средние и тяжёлые.
Танки, отличающиеся от основных частными параметрами называют специальными (командирские, огнемётные, усиления, плавающие и др.).
Внимательный читатель мог заметить, что для БТР, в отличие от танков и БМП, тип движителя не оговорен, поэтому среди БТР есть как гусеничные, так и колёсные машины.
Основы теории компоновки танка
Компоновка танка — это функционально обусловленное размещение комплекса вооружения, экипажа, моторно-трансмиссионной установки, элементов броневой и специальной защиты, ходовой части, систем танка и вспомогательного оборудования.
Различают общую и частную компоновки. Общая компоновка принципиально определяет число и взаимное расположение отделений танка, конструкцию корпуса и башни, что, в конечном счёте, формирует внешний вид машины. Частная компоновка уточняет устройство отделений и частей машины. В процессе проектирования танка наиболее важным этапом, во многом определяющим успех проекта, является выбор общей компоновки.
Главной задачей общей компоновки является получение наиболее высоких показателей боевых свойств танка при заданных массе и габаритах. Основное компоновочное средство для решения этой задачи состоит в уменьшении внутреннего забронированного объёма танка при условии выполнения требований, предъявляемых к общей компоновке. Высвободившийся при этом резерв массы обычно используется для повышения уровня основных боевых свойств танка. Вследствие этого величину забронированного внутреннего объёма танка можно считать показателем совершенства компоновки танка. Так, например, если допустить примерно равное для современных ОБТ соотношение массы брони и оборудования танка, то отношение массы танка к его объёму m/V даст значение условного коэффициента защиты. Например, для танка Т-72 при массе 41 т и внутреннем объёме 11.8 м³ коэффициент защиты равен 3.47; для М1 «Абрамс», при массе 53.4 т и внутреннем объёме 19.7 м³, коэффициент защиты — 2.71. Естественно, коэффициент неточен, так как в нём используется не масса брони, а всего танка в целом, однако иметь данные массы только брони по ряду причин проблематично, поэтому к коэффициенту защиты мной и добавлено определение «условный».
| Танк | Масса, т | Внутренний объём V, м 3 | Коэффициент защиты m/V | Калибр вооружения, мм |
|---|---|---|---|---|
| ИС-3 | 46 | 11,5 | 4 | 122 |
| M46 | 44 | 14,6 | 3,01 | 90 |
| Pz. V «Пантера» | 45 | 17,2 | 2,62 | 75 |
| Т-72 | 41 | 11,8 | 3.47 | 125 |
| М1 «Абрамс» | 53,4 | 19,7 | 2,71 | 105 |
| «Леопард-2» | 55,2 | 19,4 | 2,85 | 120 |
| «Чифтен» Mk 5 | 54,8 | 21,8 | 2,51 | 120 |
| AMX-30 | 36 | 16,55 | 2,18 | 105 |
Основные конструктивные пути для решения главной задачи компоновки
1 Выбор наилучшей схемы общей компоновки.
Основными признаками наилучшей схемы общей компоновки являются минимальные неиспользуемые внутренние объёмы, кратчайший путь передачи энергии от двигателя к движителям, минимальные объёмы газовых и жидкостных трактов.
2 Рациональное соотношение размеров и оптимальная форма корпуса по-разному влияют на массу танка. Учитывая, что послевоенные танки имеют дифференцированную броневую защиту, когда защищающие толщины броневых листов носовой части, бортов и кормы корпуса распределяются в соотношении 2.5:1:0.5, а крыша и днище имеют толщину в среднем до 30 мм, изменение размеров корпуса по-разному влияет на массу танка. Так, уменьшение внутреннего объёма корпуса за счёт уменьшения на величину Δ длины, ширины и высоты корпуса влечёт за собой уменьшение его массы, находящихся в соотношении 1:3:7, что подтверждается соотношением площадей сечений корпуса танка приведённых на рисунке.
Поэтому наименее тяжёлым для заданного объёма будет низкий и узкий корпус. Однако уменьшение высоты корпуса танка ограничивается рядом факторов, основными из которых являются: удобство размещения водителя в носовой части корпуса, высота двигателя и агрегатов в кормовой части корпуса. Ширина корпуса танка определяется шириной корпуса в свету Вс, которая для удобства размещения членов экипажа, башенной опоры необходимого диаметра, мощной силовой установки и остального внутреннего оборудования выбирается максимально возможной:
Bo — общая габаритная ширина танка, ограниченная возможностью перевозок по железным дорогам, морским транспортом или погрузки в самолёт авиатранспортабельных машин; bг — ширина гусеницы; δ — зазор между гусеницей и бортом; b — толщина бортового листа брони.
3 Сокращение численности экипажа.
4 Выбор компактного и малогабаритного вооружения, двигателя, агрегатов, механизмов, приборов и аппаратуры танка.
В современном танкостроении широко применяются танковые пушки с малым радиусом обметания, коротким откатом и компактной казённой частью.
Топливные баки сложной пространственной конфигурации позволяют в максимальной степени сократить неиспользуемые объёмы.
В значительной мере сокращение занимаемого объёма могут обеспечить: создание единых силовых блоков, объединяющих двигатель и основные агрегаты трансмиссии; использование эжекционных систем охлаждения двигателя; переход от механических приводов управления к гидравлическим и электрическим; использование в системах подрессоривания пневматических рессор, объединяющих в себе функции упругого элемента и амортизатора.
5 Плотная компоновка.
Плотная компоновка достигается предельным сокращением объёмов рабочих мест членов экипажа, обеспечивающих их нормальное функционирование, размещением всего оборудования танка с минимальными зазорами, сокращением числа агрегатов трансмиссии и соединяющих их зубчатых муфт.
6 Вынос некоторых элементов из забронированного объёма.
Это — надбашенное размещение пушки (БМП «Мардер», ФРГ), наружное расположение воздухоочистителей (М60, США), части топливных и масляных баков, ящиков с ЗИП, монтаж снаружи подвесок, перенос бортовых редукторов внутрь ведущих колёс, размещение дымовых гранат на наружной поверхности башни и т. д.
7 Применение лёгких металлических и полимерных материалов.
Для уменьшения массы бронированного корпуса используются различные пластмассы, синтетические материалы, керамика. Противопульная броня из алюминиевых сплавов при равной со стальной бронёй пулестойкостью имеет меньшую массу. Перспективными являются замена стальных траков титановыми, выполнение опор башни из алюминиевого сплава, а тел качения из пластмассы. Многие отечественные и зарубежные танки имеют опорные катки из алюминиевых и магниевых сплавов.
Требования к общей компоновке и основные пути их выполнения
Установка наиболее мощного вооружения и обеспечение эффективности его использования. Это требование при проектировании танка является исходным и выполняется в основном при компоновке боевого отделения путём его размещения в средней части танка, обоснованным выбором объёма боевого отделения и применением опор большого диаметра.
Применение опоры башни большого диаметра обеспечивает установку в башню мощной артиллерийской системы. С этой целью предельно увеличивают ширину корпуса в свету. Если этого недостаточно, используют надгусеничную нишу (Т-34, ИС-3, Pz.V «Пантера», «Чифтен», «Леопард») или местные уширения корпуса под башней (Т-62, Т-72).
Надёжная защита танка от средств поражения. Она достигается соответствующим расчётом и конструкцией броневых деталей корпуса и башни и рациональными общекомпоновочными решениями, применением систем специальной защиты.
Применение дифференцированного кругового бронирования в соответствии с плотностью снарядных попаданий в различные броневые детали корпуса и башни значительно снижает вероятность пробития броневой защиты при постоянной массе, отпущенной на бронирование, а следовательно, и вероятность поражения танка. При этом толщина деталей броневой защиты, наименее подверженных обстрелу, не должна снижать прочность и жёсткость корпуса.
Уменьшение размеров танка, и особенно его высоты и площади фронтальной проекции, затрудняет обнаружение машины на поле боя за счёт лучшего использования защитных свойств местности, значительно снижает вероятность попаданий и делает танк более устойчивым от опрокидывания ударной волной ядерного взрыва. Важным конструктивным мероприятием в этом направлении является применение подвесок, позволяющих регулировать величину клиренса.
Увеличение снарядостойкости корпуса и башни за счёт увеличения углов встречи снаряда с бронёй на наиболее вероятных направлениях обстрела повышает вероятность рикошетирования снаряда и нарушает формирование кумулятивной струи. Отсутствие в наиболее ответственных броневых деталях отверстий, лючков и люков, значительно ослабляющих броневую защиту, тоже способствует повышению снарядостойкости.
Для обеспечения противокумулятивной стойкости применяются противокумулятивные экраны, динамическая защита, разнесённая броня, включение в состав брони различных наполнителей, использование комбинированной брони. Можно использовать активную защиту, которая позволяет уничтожать кумулятивные снаряды с относительно малой скоростью полёта по траектории.
Обеспечение защищённости ходовой части и ее противоминной стойкости достигается уменьшением высоты гусеничного обвода, расположением узлов подвески ближе к днищу машины, что позволяет использовать защитные свойства микрорельефа местности, и размещением некоторых узлов подвесок внутри броневого корпуса. Увеличение противоминной стойкости обеспечивается прочностью гусениц, применением РМШ последовательного типа и использованием местных утолщений днища танка, как правило, у расположения механика-водителя. Предусматривается возможность оборудования танка противоминными тралами.
Надёжная биологическая защита достигается использованием подбоев и надбоев, в качестве которых применяются водородосодержащие материалы, материалы с большим содержанием свинца, нанесением различных покрытий, способствующих повышению кратности ослабления проникающей радиации. Установка системы коллективной защиты, обеспечивающей защиту экипажа от избыточного давления во фронте ударной волны, радиоактивной пыли при преодолении участков заражения за счёт герметизации корпуса и создания в обитаемом объёме подпора очищенного воздуха.
Обеспечение противопожарной защиты достигается размещением топлива, масла и боекомплекта в наиболее защищённых зонах танка, изготовлением топливных и масляных баков из самозатягивающихся пластмасс, обеспечением условий направленного подрыва боекомплекта, исключающего поражение экипажа, установкой эффективного автоматического противопожарного оборудования, изоляцией отделений танка от моторно-трансмиссионного отделения герметичной огнестойкой перегородкой, применением пожаробезопасных конструкционных материалов, не выделяющих токсичные продукты при разложении нагревом.
Использование маскировочных средств, включающих деформирующую окраску, дымовые гранаты, шашки и снаряды, термодымовую аппаратуру, теплорассеиватели, затрудняющие обнаружение танка тепловизионными приборами наблюдения, навесного встроенного оборудования для самоокапывания, снижает вероятность обнаружения танка.
Высокая подвижность танка. Она обеспечивается при тяговом расчёте машины и в процессе компоновки моторно-трансмиссионного отделения, отделения управления и ходовой части. Общекомпоновочными мероприятиями, способствующими выполнению этого требования, являются установка мощного и экономичного двигателя, обеспечивающего достаточное значение удельной мощности и, в совокупности с трансмиссией и ходовой частью, высокие показатели быстроходности и допускающего продолжительную работу на различных сортах топлива; использование совершенной трансмиссии, повышающей коэффициент использования мощности, динамичность и поворотливость танка; размещение в забронированном объёме достаточного возимого запаса топлива, обеспечивающего требуемые показатели запаса хода.
В целях улучшения проходимости и увеличения ширины преодолеваемого рва снижают высоту расположения центра масс, совмещая его проекцию с центром опорных поверхностей гусениц. Для уменьшения вредного влияния продольно-угловых колебаний корпуса танка на членов экипажа разносят массу на нос и корму танка, что способствует увеличению момента инерции относительно поперечной оси, проходящей через центр масс. Обеспечивают танку возможность преодоления водных преград по дну или с помощью навесных плавсредств.
Установка приборов ночного видения и тепловизионных приборов обеспечивает возможность боевого использования танка ночью и в условиях ограниченной видимости. Ограничение габаритной ширины (Во ≤ 3414 мм) допускает беспрепятственное транспортирование танка по всем железным дорогам СНГ. В целях уменьшения потерь в гусеничном движителе и увеличения пробега (по гусеницам) используют движители с рациональной формой обвода и износостойкую конструкцию гусениц. Повышению подвижности танка способствует и увеличение межремонтного пробега и пробега между техническими обслуживаниями.
Нормальные условия обитаемости членов экипажа (эргономика). Сохранение работоспособности членов экипажа в течение длительного времени пребывания в танке достигается таким размещением приборов и органов управления, при котором обеспечиваются удобство и лёгкость управления машиной, вооружением и аппаратурой, возможность общения, взаимопомощи и взаимозаменяемости членов экипажа.
Системы управления движением и огнём машины должны быть дублированными; приборы прицеливания и наблюдения должны иметь достаточную кратность увеличения и необходимое поле зрения, особенно для командира. Необходимо обеспечить минимальный уровень шумов и вибраций; изоляцию экипажа от тепло- и газовыделяющих агрегатов вооружения, силовой установки и трансмиссии; вентиляцию обитаемых отделений с кондиционированием воздуха; удобный вход и выход из танка и возможность аварийного выхода всего экипажа; удобство пользования личными вещами и снаряжением; возможность хранения необходимых запасов продовольствия, воды и приготовления горячей пищи; удобное положение тела в походном и боевом состояниях, а также возможность произвольно менять позу и поочерёдно отдыхать лёжа; надёжную внешнюю и внутреннюю связь.
К компоновке танка, так же как и к любому его агрегату, узлу и механизму, кроме того, предъявляются следующие общеконструкторские требования: технологичность конструкции, приспособленность её к серийному производству, широкая стандартизация и унификация деталей, узлов и агрегатов, дешевизна изготовления; минимальные масса и габаритные размеры; высокая надёжность работы в течение длительного периода боевого функционирования и в условиях эксплуатации; минимальная трудоёмкость и большая периодичность регламентного обслуживания; удобство монтажа и демонтажа в полевых условиях с использованием войсковых ремонтных средств.
Классификация общих компоновок танка
Общие компоновки танков классифицируются по трём основным признакам:
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 в ранее разработанную конструкцию танка.
Возможность установки выбранной пушки в башню проектируемого танка объективно определяется соотношением основных размеров башни: Dc — диаметр башни в свету; hб — высота башни; h — высота расположения цапф орудия; b — расстояние от цапф до оси вращения башни; Rп — радиус обметания пушки; LОТ — длина отката; rл — радиус люльки; hк — высота казённика; LВ — длина выстрела; Lг — длина гильзы (см. рисунок). Для критического угла возвышения φк просвет А между торцом казённика и сечением шариковой опоры можно определить из большого заштрихованного треугольника по теореме Пифагора.
Надёжная защита и герметизация минимальной по размерам амбразуры башни, удобство монтажа и демонтажа артиллерийской системы и вспомогательного вооружения (спаренный и зенитный пулемёты).
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 огнём, 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 легкосъёмное 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 огнём 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 придаётся размещению достаточного боекомплекта. Практически для размещения наибольшего числа выстрелов используют все свободные объёмы 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.
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 огнём противника.
Компоновка моторно-трансмиссионного отделения подчинена интересам достижения максимальной плотности компоновки двигателя, трансмиссии и их систем в целях предельного уменьшения объёма МТО, но при обеспечении надёжной защиты, удобства обслуживания и проведения монтажно-демонтажных работ. Чем совершеннее конструкция силовой установки и трансмиссии, тем меньше их объёмы, число агрегатов и соединительных устройств (муфт и валов), тем плотнее компоновка и меньше объем МТО.
Основными конструктивными мерами сокращения объёма МТО являются поперечное размещение двигателя (для двигателей подобных двигателям В-2, В-6), сокращение числа агрегатов трансмиссии за счёт объединения в общем блоке или за счёт совмещения их функций, объединение двигателя и трансмиссии в общий блок, применение более компактной эжекционной системы охлаждения, сокращение длины воздушных трактов, сокращение объёмов, занимаемых трубопроводами, за счёт использования полостей и сверлений в агрегатах, вынос части элементов из забронированного объёма (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 съёмными, 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 её 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 счёт 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 L, добиваются равномерного распределения нагрузки между гусеницами и по длине одной гусеницы путём совмещения проекции центра масс танка 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 жёсткость, 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 тяжёлых условиях. Для современных танков L/B = 1,6-1,8.
Эргономические требования к размещению экипажа в танке
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. Причём 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 её активным способом, минимально необходимое количество органов управления и индикаторов, правильное взаимное расположение органов управления и соответствующих им индикаторов, минимальные размеры индикаторов, обеспечивающие надёжное 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 300 Н, а на рычаги — 130 Н.
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 ХХ 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 ещё 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 году, до середины 20-х годов характеризуется широким разнообразием технических решений в области компоновки.
Начнём с отечественных разработок. Наиболее интересными для анализа представляются проект сверхтяжёлого танка инженера В. Д. Менделеева и колёсный танк Лебеденко.
Проект сверхтяжёлого танка Менделеева
С первого взгляда танк Менделеева ничего особого собой не представляет — прямоугольная коробка с пушкой впереди в лобовом броневом листе и пулемётной 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 много лет. Вот некоторые из них:
На множестве других оригинальных решений, которые не имеют отношение к общей компоновке, останавливаться не будем.
К недостаткам проекта танка Менделева, 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, то есть высота по крышу корпуса по условию размещения экипажа могла бы быть порядка 2-2.5 м).
Колёсный танк Лебеденко
Как ни парадоксально это звучит, танк Лебеденко при всей своей оригинальности совсем неоригинален. Что я имел ввиду? Ну, чем он оригинален не стоит и распространяться — достаточно поставить рядом с ним любой другой известный танк и сравнить.
С другой стороны, почему он неоригинален? 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 бронёй, и будет иметь возможность самопередвигаться. Самая простая мысль — обычную пушку защитить бронёй и поставить на неё двигатель, однако габариты обычной пушки, естественно, сделать это не позволяют, тем более необходимо перевозить расчёт орудия и преодолевать препятствия. Поэтому диаметры колёс и габариты возрастают, растёт 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.
