Основы теории и история развития компоновки танка
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:
Танк — боевая гусеничная машина, сочетающая в себе такие основные боевые свойства как огневая мощь, защита и подвижность.
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.
Основной боевой танк (ОБТ) — танк многоцелевого назначения сочетающий высокую огневую мощь, защищённость и подвижность. В этом типе танков сочетаются подвижность и приспособленность к массовому производству средних танков с высоким уровнем защиты и огневой мощи тяжёлых танков.
Танки, отличающиеся от основных частными параметрами называют специальными (командирские, огнемётные, усиления, плавающие и др.).
Родственной танкам боевой техникой являются БТР и БМП. Они имеют схожую с танком компоновку, и многие принципы проектирования танков относятся и к ним.
Бронетранспортёр (БТР) — боевая бронированная машина, предназначенная для транспортировки личного состава к переднему краю и его огневой поддержки.
Боевая машина пехоты (БМП) — боевая бронированная гусеничная машина, предназначенная для транспортировки личного состава к переднему краю, повышения его мобильности, вооружённости и защищённости на поле боя в условиях применения ядерного оружия и совместных действий с танками в бою.
Как правило, БМП отличается от БТР лучшей защитой и более высокой огневой мощью, хотя, в последнее время разработаны варианты гусеничных БТР на базе танков с противоснарядным бронированием и различия между гусеничными БТР и БМП по их боевым свойствам практически исчезли. Отличить такой БТР от БМП можно по основному вооружению, которое у БТР как правило пулемётное, а у БМП — пушка от 20 мм и выше, однако, это отличие непринципиальное и многие варианты современных БТР с новыми боевыми модулями это подтверждают. Единственным принципиальным отличием БМП от БТР можно считать приспособленность к ведению боевых действий в условия применения ядерного оружия.
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, м3 |
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:
Где
- 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.
Члены экипажа на современных танках занимают примерно следующие объёмы: командир танка — 0.35 м3, наводчик — 0.5 м3, механик-водитель — 0.8 м3, заряжающий — до 1 м3 при высоте рабочего места 1.6-1.7 м. Автоматизация процесса заряжания оружия позволяет исключить из состава экипажа заряжающего и снять ограничение на сокращение высоты боевого отделения.
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.
Размещение боевого отделения в средней части танка обеспечивает равные углы снижения оружия при стрельбе в сторону носа и кормы, лучшие условия для обеспечения кругового обзора, более равномерное распределение нагрузки от тяжёлой башни по длине опорной поверхности и лучшую проходимость, уменьшение вредного влияния на членов экипажа, находящихся в боевом отделении, продольно-угловых колебаний машины.
Объем боевого отделения в корпусе и башне танка должен обеспечивать удобное размещение членов экипажа, установку мощного вооружения с обслуживающими его системами и приборами и размещение достаточного боекомплекта. Объем боевого отделения основных современных танков находится в пределах 6—10 м3, что составляет 50—60% всего внутреннего забронированного объёма. Это достигается предельным уплотнением компоновки других отделений и выносом в них части боекомплекта танка.
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:
- по принципу установки вооружения — на компоновки с вращающейся башней, без башни (в корпусе), в поворачивающейся башне;
- по условию размещения экипажа — на компоновки с экипажем в корпусе и башне, всего экипажа в корпусе, всего экипажа в башне;
- по размещению двигателя и трансмиссии — с кормовым размещением двигателя и носовым — трансмиссии, с кормовым или носовым размещением двигателя и трансмиссии.
Оценка преимуществ и недостатков видов компоновки будет дана ниже.
Частные компоновки танка
Компоновка боевого отделения подчинена интересам размещения выбранного комплекса вооружения и обеспечения максимальной эффективности его использования. К ней предъявляются следующие требования.
Обеспечение возможности установки выбранного комплекса вооружения во вновь разрабатываемую или 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.
Для безопасной стрельбы просвет А должен быть заведомо больше максимально допустимой длины отката (А > LОТ), для безопасного экстрактирования — больше длины гильзы (A > Lг), для автоматического заряжания — больше длины выстрела (А > Lв) при унитарном заряжании, а при раздельном заряжании — больше длины гильзы или снаряда (A > Lг). Для увеличения просвета А предпочитают пушки с меньшим радиусом обметания Rп, но уравновешенные относительно оси цапф, без чего затруднена стабилизация оружия в вертикальной плоскости; увеличивают вынос цапф при сохранении необходимого сектора углов вертикального наведения пушки и диаметр опоры в свету Dc.
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.
Наблюдение за местностью в боевой обстановке водитель ведёт через перископические смотровые приборы, при этом вертикальный угол обзора должен быть не менее 20°, непросматриваемое пространство — не более 8 м и горизонтальный угол обзора должен обеспечивать видимость обеих гусениц. Предпочтительной считается центральная посадка механика-водителя, облегчающая ему ориентирование. В походном положении водитель имеет возможность наблюдать за местностью непосредственно через открытый люк. Для защиты водителя от пыли, дождя и грязи предусматривается легкосъёмный защитный колпак. Наблюдение за местностью ночью обеспечивается постановкой приборов ночного видения, могущих работать как в активном, так и в пассивном режиме. Смотровые приборы механика-водителя снабжаются устройствами для промывки их защитных стёкол от пыли и грязи и электроподогревом против оледенения и запотевания.
Компоновка моторно-трансмиссионного отделения подчинена интересам достижения максимальной плотности компоновки двигателя, трансмиссии и их систем в целях предельного уменьшения 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
Одной из основных задач при проектировании танка является повышение эффективности боевой работы экипажа. Путь решения этой задачи — рациональное построение рабочих мест, оптимизация деятельности операторов, выбор оптимального уровня автоматизации систем управления, улучшение параметров рабочей среды обитаемых отделений. Известно, что иногда в результате недостаточного учёта инженерно-психологических факторов при создании и эксплуатации средств вооружения и военной техники эффективность их реализуется на 50—70%.
При проектировании рабочих мест членов экипажа большое внимание уделяется их пространственной организации, призванной оптимизировать зону профессиональной деятельности, обеспечить рабочую зону в соответствии со спецификой выполняемых операций. 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:
- в качестве основного вооружения применена пушка большого калибра (120-мм), такие пушки на танках начали ставить в основном уже после второй мировой войны;
- мощнейшее бронирование — лобовая броня 150, бортовая 100 мм. Как известно, все танки первой мировой войны имели противопульное бронирование, а здесь не просто противоснарядное, но и такой толщины, которая и не снилась даже известному «Тигру» через 30 лет. Кроме того, конструктор применил дифференцирование брони — лобовая броневая деталь толще — что в мировом танкостроении получило широкое применение в основном с середины второй мировой войны;
- пневматическая подвеска ходовой части с изменяемым клиренсом. Здесь даже не знаю, как и прокомментировать — применение пневматической подвески почти век спустя является перспективным направлением по повышению характеристик подвески и подвижности танка.
На множестве других оригинальных решений, которые не имеют отношение к общей компоновке, останавливаться не будем.
Особое внимание хочу обратить на рациональное размещение вооружения. Пушка, хоть и не установлена во вращающейся башне как у подавляющего большинства последующих поколений танков (кстати, на тот момент разместить такое мощное орудие в башне мне не представляется технически возможным), размещена в лобовом листе с углами горизонтального наведения ±16º , что обеспечивает её наведение в направлении наиболее вероятного обнаружения целей. Пулемёт размещён во вращающейся на 360º башенке, что в отличие от большинства первых танков, в которых пулемёты были размещены в спонсонах или бойницах и имели ограниченный сектор стрельбы, позволяет наиболее полно использовать его огонь.
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.
|
Это незавершенная статья, вы можете помочь проекту исправив и дополнив её |
