Трансмиссии современных танков
полковник А. Тельминов, полковник А. Загудаев
(Техника и вооружение. — 1989. — № 9. — С. 6-7)
Материал предоставлен: Сергей Зыков
 |
По материалам иностранной печати
Одной из важнейших характеристик танка, существенно влияющей на эффективность его боевого применения, является подвижность. Она определяется прежде всего удельной мощностью, которая у современных зарубежных танков достигает 22 кВт/т (30 л.с./т). Дальнейшее ее увеличение, по утверждениям зарубежных специалистов, нецелесообразно, так как возникает опасность заноса при поворотах на больших скоростях. Поэтому возможности повышения подвижности перспективных танков конструкторы связывают в первую очередь с совершенствованием их трансмиссий.
Считают, что танковая трансмиссия, обладая высоким КПД, должна обеспечивать широкий диапазон изменения силы тяги и скорости, возможность поворота танка с различными расчетными (не зависящими от внешних условий) радиусами и эффективное его торможение. При этом желательны минимальные габариты агрегатов, высокая надежность их, простота и удобство регулировок, демонтажа и монтажа в полевых условиях, легкость управления. Требования противоречивые, и реализовать их все в одной конструкции сложно. Этим объясняется большое разнообразие конструктивных схем трансмиссий, каждая из которых, как сообщают, лишь в той или иной степени отвечает этим требованиям.
По числу кинематических связей между механизмом поворота и двигателем различают одно- и двухпоточные трансмиссии. У последних коробка передач и механизм поворота составляют единый агрегат — механизм передач и поворота (МПП). По способу изменения крутящего момента двигателя трансмиссии могут быть механические (шестеренчатая или планетарная коробка передач) и гидромеханические, включающие в себя кроме механической коробки передач и гидропередачу (например, гидротрансформатор или комплексную гидропередачу). Тип агрегата, предназначенного для изменения скорости движения и силы тяги, обусловливает в основном массогабаритные показатели и КПД всей трансмиссии.
Однопоточные механические трансмиссии (рис. 1) при достаточно высоком КПД обладают наименьшими массогабаритными показателями, проще в производстве, эксплуатации и ремонте. Однако ступенчатое изменение передаточных чисел в коробке передач не позволяет эффективно использовать мощность двигателя, а малое количество расчетных радиусов поворота и их несоответствие оптимальным значениям на высших передачах затрудняют управление танком при движении с высокими скоростями.
Зарубежные специалисты считают, что увеличение числа расчетных радиусов или количества передач в такой коробке в целях более полного использования мощности двигателя и улучшения маневренности танка связано со значительным усложнением конструкции, а также с ухудшением массогабаритных показателей трансмиссии.
Более совершенными считают механические планетарные трансмиссии с фрикционным включением передач и гидросервоприводами управления движением. Полагают, что с применением новых фрикционных материалов, обладающих более высокими характеристиками, несколько улучшится управляемость. Однако ощутимого увеличения подвижности трудно ожидать, поскольку не устраняется общий для всех однопоточных трансмиссий недостаток — ограниченные возможности использования расчетных радиусов поворота при высоких скоростях движения. По этой же причине не получили широкого распространения и однопоточные гидромеханические трансмиссии, которые хотя и обеспечивают более полное использование мощности двигателя, но имеют пониженный КПД, а кроме того, большие, чем механические трансмиссии, габариты.
В значительной степени свободны от этих недостатков, по мнению зарубежных экспертов, двухпоточные трансмиссии — механизмы передач и поворота (МПП). В таких трансмиссиях (рис. 2) каждая ступень коробки передач обеспечивает свой расчетный радиус поворота, величина которого растет с повышением номера передачи. Эти радиусы за счет введения дополнительного привода с оптимальным передаточным отношением подобраны таким образом, что на любой из передач танк поворачивается без заноса и водителю не нужно снижать скорость из-за опасности потерять управление. Еще одно преимущество двухпоточных трансмиссий, благодаря которому существенно улучшается маневренность танка: машина с такой трансмиссией может поворачиваться на месте вокруг своей центральной оси (гусеницы вращаются в разные стороны).
Двухпоточные трансмиссии получили широкое распространение в современном зарубежном танкостроении, несмотря на их конструктивную сложность, большие габариты (из-за введения дополнительного привода) и более жесткие требования к расположению двигателя. Однако отмечают существенные недостатки механических МПП: пониженный общий КПД, а кроме того, с применением в этом приводе дифференциала прямолинейное движение танка становится менее устойчивым. При разных сопротивлениях на гусеницах, например при движении по косогору, танк самопроизвольно поворачивает в сторону меньшего сопротивления, что вынуждает водителя все время корректировать направление движения.
Широкое распространение за рубежом получили гидромеханические трансмиссии (ГМТ), в состав которых кроме обязательных элементов механических трансмиссий входит гидродинамическая передача (КГП), автоматически изменяющая крутящий момент и частоту вращения выходного вала в зависимости от внешней нагрузки. Благодаря этому количество ступеней, габариты и масса механической коробки передач могут быть, как считают зарубежные специалисты, уменьшены примерно в 2 раза, а водитель будет реже переключать передачи, так как система «двигатель — трансмиссия» в более широком диапазоне способна приспосабливаться к изменению внешних сопротивлений. Так, некоторые зарубежные танки имеют всего 2 передачи переднего хода — замедленную и ускоренную.
В качестве недостатков гидромеханических передач зарубежные специалисты отмечают пониженный КПД (даже в ограниченном диапазоне регулирования крутящего момента и оборотов) и необходимость значительной по объему системы охлаждения и подпитки. Поэтому в целом массогабаритные показатели ГМТ достаточно велики. Несмотря на то что гидропередача облегчает условия работы двигателя, сглаживая динамические нагрузки, она не позволяет осуществлять торможение двигателем и его запуск с буксира. Это заставляет конструкторов усложнять механическую часть трансмиссии, в частности, усиливать остановочные тормоза, вводить гидротормоз и блокировочный фрикцион КГП.
В двухпоточных гидромеханических трансмиссиях некоторых зарубежных танков (рис. 3) в дополнительном приводе применяется дифференциал или дифференциальный привод. При прямолинейном движении он отключается, и трансмиссия работает как однопоточная. Зарубежные эксперты отмечают, что хотя ее КПД несколько меньше, однако прямолинейное движение танка остается устойчивым. Управление дополнительным приводом при поворотах осуществляется либо фрикционными устройствами (тормозами и фрикционами поворота), либо с помощью гидрообъемной передачи.
К недостаткам фрикционных устройств управления поворотом относят малое число расчетных радиусов. Обычно на каждой передаче имеется лишь один расчетный радиус, при котором тормоз или фрикцион поворота включен полностью и работает без пробуксовки. С увеличением количества расчетных радиусов существенно усложняется трансмиссия. Дополнительные радиусы поворота, реализуемые за счет пробуксовки фрикционных устройств, зависят от внешних условий — вида и состояния грунта, угла наклона местности. Поэтому одному и тому же радиусу поворота, например на дороге с твердым покрытием и на грунте, будут соответствовать разные положения органа управления. Следовательно, в каждом конкретном случае водитель должен «угадать» положение органа управления, а затем, оценив действительный радиус поворота, уточнить его. Все это зависит от квалификации водителя и не исключает ошибок.
Другим недостатком, как отмечалось, является наличие зон «нечувствительности» привода, обусловленных малым коэффициентом трения при небольших усилиях включения и больших скоростях пробуксовки фрикционных устройств управления. Поэтому водитель при повороте с большим радиусом, чтобы пройти зону «нечувствительности», вынужден резко перемещать рычаг или штурвал на величину, заведомо большую, чем это необходимо, и лишь затем устанавливать требуемый радиус поворота, перемещая орган управления в сторону исходного положения. Ошибки, допускаемые в процессе управления, особенно при движении с большой скоростью, когда время на поворот ограничено, могут привести к тому, что танк не впишется в нужную траекторию, а при однопоточной трансмиссии потеряет управление вследствие заноса.
Чтобы исключить эти недостатки, предложили применять в трансмиссиях гидрообъемные передачи (ГОП) в дополнительном приводе. Это позволило обеспечить бесступенчатое изменение передаточного отношения при жесткой кинематической связи между ведущими колесами танка: любой радиус поворота является расчетным и каждому положению органа управления соответствует вполне определенная траектория движения.
Использование ГОП в основном потоке мощности вместо механической коробки передач, по оценкам экспертов, позволяет заметно увеличить подвижность и упростить процесс управления танком. Однако отмечают, что для передачи больших мощностей требуются ГОП со значительными габаритами либо очень высокие давления рабочих жидкостей. И в том и в другом случаях, чтобы обеспечить приемлемый объемный КПД передачи, необходима особая точность изготовления цилиндров и поршней гидронасоса и гидромотора, а также высокая надежность уплотнений. Поэтому пока гидрообъемные передачи применяют в менее нагруженных дополнительных приводах. Причем и в этих случаях приходится усложнять конструкцию трансмиссии, включая в дополнительный привод гидромуфты, работающие параллельно с ГОП при больших нагрузках.
В настоящее время большинство зарубежных конструкторов считают, что наиболее перспективными с точки зрения повышения подвижности танка являются двухпоточные трансмиссии с гидрообъемными передачами в дополнительном приводе управления поворотом. Что же касается той части трансмиссии, которая передает основную долю мощности двигателя, то оптимальной, по их мнению, была бы замена механической коробки передач бесступенчатой гидрообъемной передачей.
В частности, большие надежды возлагаются на недавно появившиеся шаропоршневые ГОП (см. 4-ю стр. обложки). В такой передаче крутящий момент на роторе мотора создается касательными составляющими нормальных реакций отпора на поршни со стороны статора. Ход поршней, величина подачи насоса и скорость вращения ротора мотора зависят от положения ротора 2 относительно статора насоса 4, то есть от величины эксцентриситета е. При изменении знака эксцентриситета обеспечивается изменение направления вращения ротора мотора. Гидромотор, как правило, имеет постоянный эксцентриситет. Однако, несмотря на определенные успехи, достигнутые в этом направлении, реализацию такого конструктивного решения на основных танках в ближайшем будущем считают маловероятной. Объясняют это технологическими трудностями изготовления подобных передач, а кроме того, необходимостью применения громоздких систем охлаждения для рабочей жидкости.
В отношении вариантов «комплексная гидродинамическая передача с механической коробкой передач» или «механическая коробка передач с увеличенным числом ступеней» в основном потоке мощности среди зарубежных специалистов существуют различные мнения, поскольку каждый из этих вариантов имеет как определенные преимущества, так и существенные недостатки. Поэтому при выборе той или иной схемы трансмиссии решающими являются приоритетные требования, реализуемые при создании танка.
Используя КГП в танковых трансмиссиях, зарубежные конструкторы стараются ограничить их работу только на низших передачах (в тяжелых условиях движения), что позволяет иметь более высокий общий КПД трансмиссии на высших передачах, увеличить запас хода по топливу, реализовать тормозные свойства двигателя. Именно поэтому механические коробки передач в современных ГМТ имеют увеличенное число передач переднего хода.
Источник
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
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
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/см 2 ), 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/см 3 .
Плавающие машины, танки с ОПВТ и плавсредствами снабжаются водооткачивающими насосами, навигационным оборудованием и спасательными средствами для членов экипажа.
Источник