armor.kiev.ua / lib / tanks_and_armor

Танки и танковые войска. Ч.1 Бронированные машины

(Танки и танковые войска / Коллектив авторов. Под ред. Маршала бронетанковых войск А. X. Бабаджаняна. — М.: Военное издательство, 1970)

Глава II

ГЛАВА II
ТАНКИ

РАЗДЕЛ 4. ПОДВИЖНОСТЬ И ПРОХОДИМОСТЬ

§ 2. ТРАНСМИССИЯ ТАНКА

Трансмиссия танка должна обеспечить высокие тяговые качества при прямолинейном движении и повороте, хорошую надежность в течение длительного периода эксплуатации, легкость управления, высокий к.п.д., малый вес и особенно габариты агрегатов, дешевизну производства, удобство обслуживания и ремонта в полевых условиях.

Этим требованиям более полно удовлетворяют механические и гидромеханические трансмиссии, которые и применяются на современных танках. Вместе с тем в танках начинают применять и гидрообъемные передачи.

Что касается электромеханических трансмиссий, применяемых на транспортных машинах и обеспечивающих автоматическое изменение скорости в зависимости от сопротивления движению и легкость управления, то для танков они неприемлемы главным образом по габаритным и весовым данным.

Механические трансмиссии продолжают применяться на советских, английских и французских танках. Для них характерны высокий к.п.д., компактность и надежность, сравнительная дешевизна производства и простота ремонта. Их главный недостаток — ступенчатое изменение передаточных чисел, что приводит к недоиспользованию мощности двигателя и снижает среднюю скорость движения. Кроме того, при такой трансмиссии условия работы двигателя неблагоприятны, поскольку нагрузка на него непрерывно изменяется.

Механические трансмиссии современных танков совершенствуются в следующих направлениях: применение синхронизаторов или индивидуального фрикционного включения в простых коробках передач, замена простых коробок планетарными, переход на фрикционы и тормоза, работающие в масле, применение сервоприводов, использование демпферов крутильных колебаний двигателя и компенсирующих устройств в гусеничном движителе для повышения надежности.

Широкое распространение в механических трансмиссиях получили механизмы передач и поворота (МПП), объединяющие в общем картере главный фрикцион, коробку передач и механизм поворота с двойным подводом мощности, что позволяет улучшить поворотливость танка за счет обеспечения большого числа расчетных радиусов поворота без потерь мощности двигателя на трение во фрикционах или тормозах механизма поворота.

Отличительным признаком МПП в большинстве случаев является наличие суммирующих планетарных рядов, в которых эпициклы получают вращение от двигателя через коробку передач, а солнечные шестеренки — от двигателя через дополнительные передачи с постоянными передаточными числами (рис. 63). Передаточные числа к солнечным шестерням правого и левого бортов при прямолинейном движении одинаковые, а при повороте разные. Благодаря этому и обеспечиваются изменение скоростей движения гусениц и поворот танка. Поскольку обороты эпициклов зависят от включенной в коробке передачи, а обороты {102} солнечных шестерен одинаковы на всех передачах (при неизменных оборотах двигателя), то на каждой передаче получается свой расчетный радиус поворота, тем больший, чем выше передача.

Дальнейшее совершенствование трансмиссий этого типа может привести к созданию механизмов передачи и поворота с непрерывной фрикционной или гидрообъемной передачей в дополнительном приводе.

Рис. 63. Обобщенная схема механизма передач и поворота:
1 — двигатель; 2 — главный фрикцион; 3 — вал разветвления; 4 — дополнительный привод; 5 — коробка передач; 6 — суммирующий планетарный ряд; 7 — бортовая передача

Такая непрерывная передача позволяет получить любое передаточное число от двигателя к солнечным шестерням и таким образом обеспечивает на каждой передаче бесчисленное множество расчетных радиусов. Иначе говоря, механизм поворота танка приближается по своим параметрам к идеальному.

Гидромеханические трансмиссии (ГМТ), широко используемые в машинах народнохозяйственного назначения многих стран мира, применяются также и на ряде современных танков. В состав такой трансмиссии обычно входит комплексная гидропередача, которая при малых нагрузках работает как гидромуфта, а с увеличением нагрузки автоматически переходит на режим работы гидротрансформатора. Гидротрансформатор же обладает свойством приспосабливаться к изменению внешней нагрузки: с увеличением сопротивления обороты турбинного колеса трансформатора уменьшаются, а момент на нем возрастает.

Другими словами, трансформатор представляет собой непрерывную коробку передач, автоматически устанавливающую необходимое передаточное число между двигателем и ведущими колесами танка в зависимости от сопротивления движению. Однако диапазон автоматического изменения передаточных чисел комплексной гидропередачи при приемлемых к.п.д. не превышает 2—2,5, в то время как для обеспечения {103} высоких динамических качеств танка требуется диапазон не менее 10. Поэтому приходится наряду с комплексной гидропередачей в ГМТ иметь ступенчатую коробку передач на три—четыре ступени, включая и передачу заднего хода.

Таким образом, для гидромеханических трансмиссий характерны: непрерывное и автоматическое изменение тяговых усилий на гусеницах в диапазоне 2—2,5 в соответствии с изменяющимся сопротивлением, что увеличивает среднюю скорость и облегчает управление танком; более высокая надежность работы двигателя и трансмиссии благодаря эластичной их связи (энергия передается через жидкость в комплексной гидропередаче).

Рис. 64. Принципиальные схемы гидромеханических трансмиссий:
а — параллельная; б — последовательная; 1 — двигатель; 2 — входной редуктор; 3 — вал разветвления; 4 — дополнительный привод; 5 — комплексная гидропередача; 6 — механическая коробка передач; 7 — суммирующие ряды; 8 — бортовые передачи

В современных гидромеханических трансмиссиях, как и в механических, широко применяют механизмы передач и поворота, заключая в общий картер комплексную гидропередачу с входным редуктором, механическую ступенчатую коробку передач, суммирующие планетарные ряды, дополнительный привод к солнечным шестерням, фрикционы и тормоза, необходимые для управления прямолинейным движением и поворотом, т. е. все агрегаты трансмиссии, кроме бортовых передач.

На ряде машин картер механизма передач и поворота жестко соединяется с двигателем, представляя моноблочную конструкцию, что упрощает крепление агрегатов силовой установки и трансмиссии и их взаимную центровку.

Комплексная гидропередача может соединяться с остальными агрегатами трансмиссии параллельно или последовательно. При параллельной схеме (рис. 64, а) поток мощности разветвляется до комплексной гидропередачи, т. е. через нее проходит лишь часть мощности двигателя, а другая часть идет к суммирующим рядам по механической ветви. По этой схеме выполнена трансмиссия «Кросс-Драйв» СД-850 американских средних и тяжелых танков. Полная кинематическая схема трансмиссии СД-850-6 танка М-60 приведена на рис. 65.

При последовательной схеме (рис. 64, б), применяемой на американских {104} легких танках, вся мощность двигателя проходит через комплексную гидропередачу и уже после этого разветвляется. Последовательная схема уступает параллельной по величине общего к.п.д. трансмиссии. При параллельных схемах к.п.д. выше, поскольку через гидропередачу проходит лишь часть мощности двигателя.

Рис. 65. Кинематическая схема трансмиссии «Кросс-Драйв» СД-850-6:
1, 2 — дисковые остановочные тормоза; 3, 10 — привод к солнечным шестерням суммирующих рядов; 4, 9 — ленточные тормоза; 5 — цилиндрический дифференциал; 6 — вал, связанный с двигателем; 7 — вал эпициклов; 8 — блокировочный фрикцион; 11 — комплексная гидропередача

{105}

Наряду с преимуществами гидромеханических трансмиссий (по сравнению с механическими) имеются и недостатки, влияющие на боевые качества танка. В частности, уменьшается запас хода из-за больших потерь мощности при ее передаче через гидроагрегат; возникают компоновочные затруднения в связи с увеличением габаритов трансмиссии, в которой наряду с механической коробкой передач (на три — четыре ступени) появляется гидропередача со своими системами охлаждения и подпитки; усложняется производство танка и его ремонт, особенно в полевых условиях.

Рис. 66. Схема гидрообъемной трансмиссии:
1 — двигатель; 2 — гидронасосы; 3 — гидромоторы

Гидрообъемные передачи в последние годы начали применяться на транспортных машинах и могут оказаться перспективными для танков в связи с общими успехами гидромашиностроения, позволившими создать гидроагрегаты, работающие при высоком давлении (200—300 кгс/см²), с к.п.д., достигающим 0,75—0,85.

Всякая объемная гидропередача состоит из гидронасоса и гидромотора (рис. 66). Энергия в этих гидромашинах передается за счет статического напора, или, иначе говоря, давления жидкости. Чем выше давление, тем компактнее агрегат, но и тем труднее осуществить уплотнение. Насос выполняется так, что можно регулировать его производительность и менять местами всасывающую и напорную магистрали. Благодаря этому обеспечивается реверсирование движения.

Гидрообъемные передачи позволяют в широком диапазоне бесступенчато (непрерывно) изменять передаточные числа при удовлетворительном к.п.д. Правда, это изменение не автоматическое, но позволяет применить автоматические системы управления. Эти передачи при работе с большим давлением компактны, удобны для компоновки и исключают необходимость иметь главный фрикцион, коробку передач, механизм поворота и даже бортовые передачи. Наконец, они просты и удобны в управлении, позволяют осуществить почти полную его автоматизацию.

Однако гидрообъемным передачам присущи и недостатки. Главные {106} из них — низкий к.п.д. и недостаточная надежность при передаче больших мощностей из-за чувствительности этих передач к износам, нарушающим уплотнения. В выполненных танковых трансмиссиях делаются пока попытки использовать гидрообъемные передачи в механизмах передач и поворота в дополнительном приводе для улучшения поворотливости машины. В этом случае они нагружаются лишь частью мощности двигателя и работают только во время поворота.

Рис. 67. Принципиальная схема гидромеханической трансмиссии:
Д — двигатель; ГОП — гидрообъемная передача; ГП — комплексная гидропередача; КП — коробка передач

В качестве примера на рис. 67 приведена схема одного из вариантов гидромеханической трансмиссии с последовательно-параллельным включением комплексной гидропередачи и гидрообъемной передачей в дополнительном приводе.

Гидрообъемная передача состоит из гидронасоса с регулируемой производительностью и гидромотора, вал которого соединен с солнечными шестернями суммирующих рядов цилиндрической передачей. Поскольку цилиндрическая передача с одной стороны выполнена с дополнительной шестерней (паразиткой), то при вращении вала гидромотора солнечные шестерни будут вращаться в разные стороны.

При прямолинейном движении производительность насоса равна нулю (нулевой эксцентриситет), вал гидромотора не вращается и удерживает солнечные шестерни от вращения благодаря тому, что в цилиндрических передачах с одной стороны есть паразитка, а с другой ее нет. Для поворота водитель, воздействуя на органы управления, изменяет эксцентриситет насоса по величине и знаку, т. е. устанавливает определенное передаточное число между насосом и гидромотором. Солнечные шестерни вращаются с определенным числом оборотов в разные стороны {107} и обеспечивают устойчивый поворот танка с необходимым радиусом. При такой схеме все радиусы поворота оказываются расчетными.

Управление агрегатами трансмиссии, силовой установки и других систем современных зарубежных танков осуществляется, как правило, с помощью сервоприводов, из которых преимущественное распространение получили гидравлические. Кроме того, применяются пневматические, электрические и комбинированные приводы. Большое внимание, уделяемое вопросам управления движением танка, объясняется тем, что тип и конструкция приводов управления оказывают непосредственное влияние на среднюю скорость движения танка и, что особенно важно, на утомляемость механика-водителя. Поскольку для танков в новых условиях характерны длительные марши и большие суточные переходы, то легкость и простота управления становятся важнейшими требованиями к приводам.

В новых условиях уже недопустимы усилия на рычагах и педалях, достигающие нескольких десятков килограммов, как это было на танках периода второй мировой войны, поэтому широкое распространение получили сервоприводы. Например, на танке «Чифтен» водитель, находящийся в положении полулежа, легко управляет танком с помощью электрогидравлических приводов. Танком «S» управляют два члена экипажа, сидящие спиной друг к другу. Это позволяет двигаться вперед и назад с одинаковыми скоростями, не разворачивая машину.

На американских средних танках управление коробкой передач и механизмом поворота производится с помощью гидроприводов от небольшой рукоятки и штурвала автомобильного типа. И только остановочные тормоза имеют механический привод, позволяющий удерживать танк на тормозах при неработающем двигателе.

Сервоприводами снабжены и все другие современные иностранные танки.

В сервоприводе всю работу по управлению агрегатом выполняет исполнительный сервомотор, получающий энергию от какого-либо внешнего источника, а водитель лишь подает сигнал, воздействуя на органы управления и тем самым обеспечивая соединение источника энергии с исполнительным сервомотором. Принципиальная схема гидравлического сервопривода показана на рис. 68. Сервоприводы такого типа пригодны для управления любыми агрегатами, требующими больших усилий.

Рис. 68. Принципиальная схема гидравлического сервопривода

Что касается автоматических систем управления движением, то применительно к трансмиссиям они пригодны лишь для переключения передач. Управление поворотом не поддается полной автоматизации, поскольку момент поворота может выбрать только механик-водитель. Для автоматического же переключения передач используются два внешних параметра: нагрузка на двигатель и скорость движения танка. Когда нагрузка на двигатель возрастает, а скорость падает, то автомат {108} включает низшую передачу, и, наоборот, при увеличении скорости движения и уменьшении нагрузки автоматически включается высшая передача. Таким образом, автоматическая система осуществляет переключения передач в соответствии с внешними условиями движения без всякого участия водителя. Однако водитель при желании может ограничить работу автомата и взять управление на себя.

Автоматика получается сравнительно простой при гидромеханических трансмиссиях, имеющих коробку передач всего на две — три ступени.

Применение сервоприводов и автоматических систем позволяет иметь в отделении управления простые и удобные для водителя органы управления в виде кнопок, небольших рукояток, педалей, штурвалов и т. п.

§ 3. ХОДОВАЯ ЧАСТЬ ТАНКА

Ходовая часть танка состоит из системы подрессоривания и гусеничного движителя.

Система подрессоривания танка должна обеспечивать возможность реализации имеющейся удельной мощности в различных дорожных условиях. От параметров подвески и амортизаторов во многом зависят средние скорости движения, надежность и обитаемость танка.

Подвеска танка должна иметь резко выраженную нелинейную прогрессивную характеристику, позволяющую танку без ударов и толчков с хорошей плавностью хода двигаться как по дорогам с различными неровностями, так и вне дорог.

Для повышения проходимости танка большое значение имеют обеспечение переменного клиренса, уменьшение силуэта машины и посадка танка днищем на грунт, а также стопорение подвески в любом положении при ведении огня.

На большинстве современных иностранных танков применяется индивидуальная торсионная подвеска в сочетании с упругими подрессорниками и мощными гидравлическими амортизаторами двустороннего действия. Исключение составляют английские танки «Чифтен», имеющие блокированную подвеску.

В последние годы повысился интерес к гидропневматическим подвескам, в которых роль упругого элемента выполняет уже не металл, а воздух и специальная жидкость. Гидропневматическая подвеска выполняет одновременно и функции амортизатора. Как уже отмечалось выше, она облегчает регулировку клиренса, удобна для компоновки, так как может быть целиком вынесена из корпуса танка наружу.

Рис. 69. Схема гидропневматической подвески:
1 — клапан высокого давления; 2 — клапан прямого хода; 3 — корпус; 4 — калиброванное отверстие; 5 — поршень-разделитель; 6 — внутренний цилиндр; 7 — сверление; 8 — кольцевая полость; 9 — шток

Принципиальная схема гидропневматической подвески приведена на рис. 69. Подвеска состоит из корпуса 3, связанного с опорным катком, и штока 9 с поршнем, соединенного с корпусом танка. В корпусе 3 подвески помещаются внутренний цилиндр 6, поршень-разделитель 5, клапаны 2 прямого хода и 1 высокого давления. В кольцевой полости 8 находится воздух, а весь остальной объем заполнен специальной сжимаемой жидкостью. Надежное разделение воздуха и жидкости обеспечивает {109} поршень-разделитель. На прямом ходе (подъем катка) шток 9 с поршнем входит в цилиндр и вытесняет жидкость из полости штока во внутренний цилиндр по сверлению 7, а оттуда через калиброванное отверстие 4 и клапан 2 прямого хода в наружный цилиндр. Жидкость перемещает поршень-разделитель, который сжимает воздух в кольцевой полости 8. При определенном, ходе штока перекрывается сверление 7 и дальнейшее перемещение штока сопровождается сжатием жидкости внутри полости штока (в полости высокого давления). Одновременно продолжается и процесс сжатия воздуха, поскольку жидкость вытесняется из внутреннего цилиндра в наружный. Давление в полости штока возрастает до тех пор, пока откроется ограничительный клапан 1.

Таким образом, до перекрытия сверления 7 подвеска работает как пневматическая (участок а — б на рис. 70), после перекрытия как гидропневматическая (участок б — в), а после открытия ограничительного клапана 1 (рис. 69) снова как пневматическая (участок в — г на рис. 70).

На обратном ходе (опускание катка) жидкость вытесняется поршнем-разделителем из наружного цилиндра во внутренний под действием расширяющегося воздуха (кривая г — а). При этом клапаны 1 и 2 (рис. 69) окажутся закрытыми и перетекание возможно лишь через калиброванное отверстие 4, где теряется значительная часть энергии, как в амортизаторе. Потери энергии характеризует площадь абвга (рис. 70). Из рисунка видно, что гидропневматическая подвеска позволяет получить желаемую нелинейную характеристику и обеспечивает быстрое гашение колебаний.

Рис. 70. Характеристика гидропневматической подвески

Такого типа подвеску имеет шведская безбашенная машина «S», в которой пушка закреплена в корпусе жестко и наводится в вертикальной плоскости за счет перемещения корпуса на подвеске относительно катков. Например, для придания пушке угла возвышения жидкость перекачивается из задних подвесок в передние.

За рубежом ведутся исследовательские работы по созданию системы подрессоривания с автоматическим регулированием жесткости упругого элемента подвески и сопротивления амортизатора.

Гусеничный движитель, несмотря на свои недостатки, продолжает оставаться единственно приемлемым для танков, так как только он способен обеспечить высокую проходимость и высокую надежность в боевых условиях. Поэтому все без исключения современные танки имеют гусеничный движитель.

Основные направления совершенствования гусеничного движителя определяются его недостатками, главные из которых: недостаточный срок службы, низкий к.п.д. и относительно большой вес.

Стремление повысить долговечность движителя обусловило применение наряду с обычной гусеницей гусениц с резино-металлическим шарниром. Такой шарнир служит в несколько раз дольше открытого благодаря тому, что характерное для открытого шарнира трение скольжения {110} металла по металлу с абразивом заменяется внутренним трением деформирующихся слоев резины.

Для гусениц с резино-металлическим шарниром оказываются необходимыми компенсирующие устройства, обеспечивающие примерное постоянство натяжения в гусеничном обводе при колебаниях корпуса. С помощью этих устройств передний опорный каток связывается с направляющим колесом так, что при подъеме катка направляющее колесо перемещается вперед, компенсируя ослабление гусеницы. Для этой же цели может применяться натяжной ролик, помещаемый на задней наклонной ветви гусеницы между крайним опорным катком и ведущим колесом.

Компенсирующие устройства необходимы прежде всего для предотвращения спадания, характерного для гусениц с упругим резинометаллическим шарниром. Вместе с тем эти устройства уменьшают динамические нагрузки, улучшая условия работы трансмиссии и двигателя.

Уменьшение веса гусеничного движителя, как и в целом ходовой части, особенно необходимое для скоростных машин, достигается использованием для деталей и узлов ходовой части легких сплавов и пластмасс. Легкие сплавы используются уже, например, в ходовой части американских серийных танков M60 и «Шеридан».

§ 4. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПОДВОДНОГО ВОЖДЕНИЯ И ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ПЛАВСРЕДСТВА

Вопросам форсирования водных преград в послевоенные годы было уделено особое внимание.

Поскольку большинство театров военных действий характеризуется обилием водных рубежей, то трудно себе представить боевые действия, в ходе которых не потребовалось бы преодолевать несколько рек различной ширины и глубины.

В этих условиях высокие темпы наступления и стремительный характер боевых действий возможны только в том случае, если реки будут форсироваться с ходу и в короткие сроки. А для этого необходимо, чтобы каждый танк и бронетранспортер с мотопехотой мог самостоятельно преодолевать водный рубеж и продолжать выполнение боевой задачи на противоположном берегу.

Для преодоления водных преград с ходу создаются плавающие гусеничные машины, танки оснащаются оборудованием для подводного вождения (ОПВТ) и индивидуальными плавсредствами. Некоторые танки имеют и ОПВТ, и плавсредства (М60А1, «Чифтен» и др.).

Плавающие танки и бронетранспортеры, — как правило, легкобронированные машины с водоизмещением, превосходящим их вес. Эти танки обычно выполняют разведывательные задачи и участвуют в десантных операциях, а бронетранспортеры служат для перевозки личного состава или военных грузов. Образцами таких машин являются советские танки ПТ-76, бронетранспортеры БТР-50П, американские бронетранспортеры M113, Ml14, танки морской пехоты LVTH6 и другие.

Для движения на плаву используются гидрореактивный водомет, гребной винт или гребная гусеница, верхняя ветвь которой при нахождении в воде закрывается специальным гидродинамическим кожухом. Это позволяет увеличить упор и силу, движущую танк.

Оборудование для подводного вождения является принадлежностью большинства современных средних танков. Для обеспечения подводного вождения танки должны быть герметизированы и иметь несложное съемное оборудование, в которое входят воздухопитающая труба, различные {111} уплотнения и клапаны для выхлопных патрубков, предотвращающие попадание воды в двигатель при заглохании его под водой. На танке М-60 двигатель герметизирован и может работать в воде.

После выхода танка с ОПВТ на берег воздухопитающая труба сбрасывается (изнутри машины) и танк готов к движению и бою. На рис. 71 показан танк М60А1 с ОПВТ.

Индивидуальные плавсредства на ряде зарубежных танков в виде раздвижных чехлов или навесных легкосъемных понтонов позволяют придать танку плавучесть за счет увеличения его водоизмещения. Скорость движения с этими средствами на плаву достигает 10 км/ч.

Индивидуальные плавсредства в виде навесных понтонов состоят из нескольких частей. В задних понтонах помещаются винты с приводом от ведущих колес танка. После выхода на берег понтоны легко сбрасываются без выхода экипажа из танка.

Такое плавсредство в отличие от раздвижного чехла позволяет танку вести огонь на плаву и при выходе на берег. Кроме того, оно стойко от ружейно-пулеметного огня, поскольку понтоны заполнены незатоп- ляемым легким материалом с удельным весом около 0,05 г/см³.

Плавающие машины, танки с ОПВТ и плавсредствами снабжаются водооткачивающими насосами, навигационным оборудованием и спасательными средствами для членов экипажа.

Оглавление | Продолжение