Техника и вооружение 2004 04

Основы теории и история развития компоновки танка

Василий Чобиток

Современный читатель популярных военно технических изданий избалован обилием материалов по истории создания, боевому применению, особенностям конструкции вооружения и военной техники. Опыт общения с любителями военной техники показывает, что нынешнему читателю становится мало видеть конструктивные особенности различных танков, маю иметь подробнейшие чертежи.

Все больше возникает вопросов "почему?", "а как лучше или хуже?", "почему сделано так а не как-то иначе?" Возможно, серия статей, посвященная особенностям конструкции бронетанковой техники и вооружения, даст ответы на некоторые ваши вопросы. Вполне закономерно, что первая статья нашей серии посвящена компоновке танка. Начнем ее с определения общей терминологии.

Для начала 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 легкие (до 20 т), средние (от 20 до 40 т) и тяжелые (свыше 40 т). Так как к 1960-м гг. развитие средних и тяжелых танков привело к стиранию резких границ между ними, появился новый класс танков — основные боевые танки (ОБТ), заменяющий в настоящее время средние и тяжелые.

Основной боевой танк (ОБТ) танк многоцелевого назначения, сочетающий высокую огневую мощь, защищенность и подвижность. В этом типе танков сочетаются подвижность и приспособленность к массовому производству средних танков с высоким уровнем защиты и огневой мощи тяжелых танков.

Танки, отличающиеся от основных частными параметрами, называют специальными (командирские, огнеметные, 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.

Бронетранспортер (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, вооруженности и защищенности 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 боевым свойствам практически исчезли. Отличить такой БТР от БМП можно по основному вооружению, которое у БТР, как правило, пулеметное, 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 колесные машины.

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 счете, 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 объема 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 объема танка можно считать показателем совершенства компоновки танка. Так, например, если допустить примерно равное для современных ОБТ соотношение маесы брони и оборудования танка, то отношение массы танка к его объему m/V даст значение условного коэффициента защиты. Например, для танка Т-72 при массе 41 т и внутреннем объеме 11,8 м³ коэффициент защиты равен 3,47; для Ml "Абрамс" при массе 53,4 т и внутреннем объеме 19,7 м³ коэффициент защиты 2,71. Естественно, коэффициент неточен, так как в нем используется масса не брони, а всего танка в целом (иметь данные массы только брони для разных, особенно зарубежных. танков по ряду причин проблематично), поэтому к коэффициенту защиты мной и добавлено определение "условный".

1. Выбор наилучшей схемы общей компоновки.

Основными признаками наилучшей схемы общей компоновки являются минимальные неиспользуемые внутренние объемы, кратчайший путь передачи энергии от двигателя к движителям, минимальные объемы 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 объема корпуса за счет уменьшения на величину Д длины, ширины и высоты корпуса, находящихся в соотношении 1:3:7, влечет за собой уменьшение его массы, что подтверждается соотношением площадей сечений корпуса танка, приведенных на рисунке.

Таким образом, наименее тяжелым для заданного объема 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:

Вс = Во — 2 (br +s + b), где Во — общая габаритная ширина танка, ограниченная возможностью перевозок по железным дорогам, морским транспортом или погрузки в самолет авиатранспортабельных машин, br — ширина гусеницы; s — зазор между гусеницей и бортом; b — толщина бортового листа брони.

3. Сокращение численности экипажа.

Члены экипажа на современных танках занимают примерно следующие объемы: 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.

Схематичные сечения корпуса плоскостями: а — поперечной вертикальной; б — продольной вертикальной; в — горизонтальной.

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 казенной частью.

Топливные баки сложной пространственной конфигурации позволяют в максимальной степени сократить неиспользуемые объемы.

В значительной мере сокращение занимаемого объема 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 подрсссоривания пневматических рессор, объединяющих в себе функции упругого элемента и амортизатора.

5. Плотная компоновка.

Плотная компоновка достигается предельным сокращением объемов рабочих мест членов экипажа, обеспечивающим 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 объема.

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 колес, размещение дымовых гранат на наружной поверхности башни и т. д.

7. Применение легких металлических и полимерных материалов.

Для уменьшения массы бронированного корпуса используются различные пластмассы, синтетические материалы, керамика. Противопульная броня из алюминиевых сплавов при равной со стальной броней 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.

Установка наиболее мощного вооружения и обеспечение эффективности его использования.

Это требование при проектировании танка является исходным и выполняется в основном при компоновке боевого отделения путем его размещения в средней части танка, обоснованным выбором объема боевого отделения и применением опор большого диаметра.

Размещение боевого отделения в средней части тапка обеспечивает равные утлы снижения оружия при стрельбе в сторону носа и кормы, лучшие условия для обеспечения кругового обзора, более равномерное распределение нагрузки от тяжелой 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 объема. 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 расширяют корпус под башней (Т-62, Т-72).

Надежная защита танка от средств поражения. Она достигается соответствующим расчетом и конструкцией броневых деталей корпуса и башни и рациональными общекомпоновочпыми 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 преодоления 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 жесткость корпуса.

Уменьшение растров танка и особенно его высоты и площади фронтальной проекции, затрудняет обнаружение машины на поле боя за счет лучшего использования защитных свойств местности, значительно снижает вероятность попаданий и делает танк более устойчивым к опрокидыванию ударной волной ядерного взрыва. Важным конструктивным мероприятием в этом направлении является применение подвесок, позволяющих регулировать величину клиренса.

Увеличение снарядостойкости корпуса и башни за счет увеличения углов встречи снаряда с броней 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.

Дчя обеспечения противокумулятивной стойкости применяются противокумулятивные экраны, динамическая защита, разнесенная броня, включение в состав брони различных наполнителей, комбинированная броня. Можно использовать активную защиту, которая позволяет уничтожать кумулятивные снаряды с относительно малой скоростью полета по траектории.

Обеспечение защищенности 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 прочно-

стью гусениц, применением РМШ последовательного типа и использованием местных утолщений днища танка, как правило, у расположения механика-водителя. Предусматривается возможность оборудования танка противоминными тралами.

Надежная 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. Устанавливается система коллективной защиты, обеспечивающая защиту экипажа от избыточного давления во фронте ударной волны, радиоактивной пыли при преодолении участков заражения за счет герметизации корпуса и создания в обитаемом объеме подпора очищенного воздуха.

Обеспечение противопожарной защиты достигается размещением топлива, масла и боекомплекта в наиболее защищенных 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 фанаты, 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 расчете машины и в процессе компоновки моторно-трансмиссионного отделения, отделения у правления 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: применение совершенной трансмиссии. повышающей коэффициент использования мощности, динамичность и поворотливость танка; размещение в забронированном объеме 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 техническим и 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 легкость управления машиной, вооружением и аппаратурой, возможность общения, взаимопомощи и взаимозаменяемости членов экипажа.

Системы управления движением и огнем 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 поочередно отдыхать лежа: надежную 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 ее к серийному производству, широкая стандартизация и унификация деталей, узлов и агрегатов, дешевизна изготовления; минимальные масса и габаритные размеры; высокая надежность работы в течение длительного периода боевого функционирования и в условиях эксплуатации; минимальная трудоемкость и большая периодичность регламентного обслуживания; удобство монтажа и демонтажа в полевых условиях с использованием войсковых ремонтных средств.

Надбашенное размещение пушки на БМП "Мардер"

Продолжение следует