armor.photos / Tank / komp
 

Теория и история развития компоновки танка

В. Чобиток

(Броне-Сайт, март 2001)

 

В 2004 году в журнате «Техника и вооружение» опубликован значительно переработанный и дополненный вариант данной статьи (см. ссылку).

Автор приносит благодарность Максиму Саенко, Alex'у Lee, Валерию Мухину и Василию Фофанову за оказанную помощь при написании статьи

Статья написана по заказу Михаила Свирина для журнала Полигон.
Напоминаю, что при цитировании ссылка на источник обязательна.

Введение

Как правило, непонимание многих вопросов идет от незнания, что обозначает тот или иной термин, поэтому, для избежания двусмысленности толкования начнем с терминологии.

Для начала дадим определение танку:

Танк - боевая гусеничная машина, сочетающая в себе такие основные 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 60-м годам 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 - 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.

Боевая машина пехоты (БМП) - боевая бронированная гусеничная машина, предназначенная для транспортировки личного состава к переднему краю, огневой поддержки пехоты 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 только по основному вооружению, которое у БТР как правило пулеметное, а у БМП - пушка от 20 мм и выше.

Как уже мог заметить внимательный читатель, для БТР, в отличие от танков и БМП, тип движителя не оговорен, поэтому среди БТР есть как гусеничные, так и колесные машины (возможны исключения, но в этом случае колесный танк или БМП так и называется - "колесный танк/колесная БМП").

Основы теории компоновки танка

Вместо анализа истории развития компоновки, начнем с ее теории, так как проводить анализ, не изучив теорию вопроса, не представляется верным.

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 массы 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 м куб. условный коэффициент защиты равен 3.47; для М1 "Абрамс", при массе 53.4 т и внутреннем объеме 19.7 м куб., условный коэффициент защиты - 2.71.

Основные конструктивные пути для решения главной задачи компоновки

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 ? длины, ширины и высоты корпуса влечет за собой уменьшение его массы, находящихся в соотношении 1:3:7, что подтверждается соотношением площадей сечений корпуса танка приведенных на рисунке.

Рисунок - Схематичные сечения корпуса плоскостями
а - поперечной вертикальной; б - продольной вертикальной;
в - горизонтальной

Поэтому 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 = Bo - 2 (bг + d + b),

Где Bo — общая габаритная ширина танка, ограниченная возможностью перевозок по железным дорогам, морским транспортом или погрузки в самолет авиатранспортабельных машин;
  bг — ширина гусеницы;
  d — 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.

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 подрессоривания пневматических рессор, объединяющих в себе функции упругого элемента и амортизатора.

5 Плотная компоновка.

Плотная компоновка достигается предельным сокращением объемов 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 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. Многие отечественные и зарубежные танки имеют опорные катки из алюминиевых и магниевых сплавов. Перспективными являются замена стальных траков титановыми, выполнение опор башни из алюминиевого сплава, а тел качения из пластмассы.

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 путем его размещения в средней части танка, обоснованным выбором объема 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 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 местные уширения корпуса 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 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 жесткость корпуса.

Уменьшение размеров 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 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 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.

Для обеспечения противокумулятивной стойкости применяются противокумулятивные экраны, динамическая защита, разнесенная броня, включение в состав брони различных наполнителей, использование комбинированной брони. 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 прочностью 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. Установка системы коллективной защиты, обеспечивающей 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 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 расчете машины и в процессе компоновки моторно-трансмисспонного 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 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 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 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.

Классификация общих компоновок танка

Общие компоновки танков классифицируются по трем 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.

Рисунок - схема основных размеров башни, пушки и выстрела

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 казенника; Lв — длина выстрела; Lг — длина гильзы (см. рисунок). Для критического угла возвышения j к просвет А между торцом казенника 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.

Надежная защита и герметизация минимальной по размерам амбразуры башни, удобство монтажа и демонтажа артиллерийской системы и вспомогательного вооружения (спаренный и зенитный пулеметы).

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 огнем, 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 легкосъемное 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 огнем 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 придается размещению достаточного боекомплекта. Практически для размещения наибольшего числа выстрелов используют все свободные объемы 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 огнем противника.

Наблюдение за местностью в боевой обстановке водитель ведет 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 легкосъемный 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 стекол 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 объема МТО, но при обеспечении надежной защиты, удобства обслуживания и проведения монтажно-демонтажных работ. Чем совершеннее конструкция силовой установки и трансмиссии, тем меньше их объемы, число агрегатов и соединительных устройств (муфт и валов), тем плотнее компоновка и меньше объем МТО.

Основными конструктивными мерами сокращения объема МТО являются поперечное размещение двигателя (для двигателей подобных двигателям В-2, В-6), сокращение числа агрегатов трансмиссии за счет объединения в общем блоке или за счет совмещения их функций, объединение двигателя и трансмиссии в общий блок, применение более компактной эжекционной системы охлаждения, сокращение длины воздушных трактов, сокращение объемов, занимаемых трубопроводами, за счет использования полостей и сверлений в агрегатах, вынос части элементов из забронированного объема (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 съемными, 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 ее 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 счет 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 путем 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 жесткость, 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 тяжелых 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 учета 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. Причем 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 ее активным способом, минимально необходимое количество органов управления и индикаторов, правильное взаимное расположение органов управления и соответствующих им индикаторов, минимальные размеры индикаторов, обеспечивающие надежное 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

Этот раздел я считаю наиболее сложным. Конечно, 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 еще 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.

Начнем с отечественных разработок. Наиболее интересными для анализа представляются проект сверхтяжелого танка инженера В.Д.Менделеева и колесный танк Лебеденко.

Проект сверхтяжелого танка Менделеева

С первого взгляда танк Менделеева ничего особого собой не представляет - прямоугольная коробка с пушкой впереди в лобовом броневом листе и пулеметной башенкой на крыше корпуса.

Рисунок - Проект сверхтяжелого танка Менделеева

Однако, если внимательно разобраться в особенностях конструкции, которая разрабатывалась в 1911-1915 гг., то гениальность разработчика данного проекта просто потрясает! В этом проекте одновременно применены несколько технических решений, которые реально были реализованы в танкостроении через много лет. Вот некоторые из их:

  • 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". 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 и в современных танках 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 -16° +16°, что обеспечивает ее наведение в направлении наиболее вероятного обнаружения целей. Пулемет размещен во вращающейся на 360° башенке, что в отличие от большинства первых танков, в которых пулеметы 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 (изучив теорию компоновки мы знаем, что для заряжающего достаточно иметь 1600 мм по высоте, т.е. высота по крышу корпуса по условию размещения экипажа могла бы быть порядка 2-2.5 м).

Колесный 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 вам танк и сравнить.

С другой стороны, почему он неоригинален? Опять же посмотрите 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 броней, и будет иметь возможность самопередвигаться. Самая простая мысль - обычную пушку защитить броней и поставить на нее двигатель, однако габариты обычной пушки, естественно, сделать это не позволяют, тем более необходимо перевозить расчет орудия и преодолевать препятствия. Поэтому диаметры колес и габариты возрастают, растет 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.

С точки зрения рассмотрения компоновки наиболее интересными зарубежными танками первой мировой войны мне представляются немецкий тяжелый танк A7V и французский легкий "Рено" FT-17.

Тяжелый танк A7V

Этот танк наиболее интересен тем, что выпущенный Германией в 1917 году, он не был первым и на момент его разработки уже был хоть и небогатый, но определенный опыт применения танков противной стороной и выводы и обобщения по принципам компоновки танка можно было делать. (на фото справа: экипаж A7V у своего танка. Не хватает двух человек, видимо они заняты фотографированием).

Не смотря на это A7V можно приводить в качестве примера ужасной реализации компоновки.

Рисунок - Компоновка тяжелого немецкого танка A7V (продольный разрез)

Рисунок - схема размещения членов экипажа в танке A7V. A - командир танка; B - водитель; C - наводчик; D, F - пулеметчики; E - заряжающий; G – механики

В начале, справедливости ради, следует заметить, что в некоторой степени опыт разработки англичанами танков серии Mk немцы учли - они отказались от бортовых спонсонов с вооружением, значительно увеличивающих габариты, разработали более совершенные ходовую часть и трансмиссию, танком стало легче управлять.

Самым большим недостатком A7V является многочисленный экипаж (18 человек) и, как следствие, большие габаритные размеры. Основной причиной этого послужило крайне нерациональное размещение вооружения.

A7V наряду с пушкой, установленной как и у танка Менделеева в лобовой части корпуса, имеет шесть пулеметов. Пулеметы размешены по два на каждом борту и в корме, к каждому пулемету приставлено по два пулеметчика.

Размещение пулеметов таково, что, несмотря на их большое число, по одной цели могут вести огонь не более чем два пулемета (каждый имеет сектор стрельбы 90°), а сектор примерно в 90° вперед по ходу движения для пулеметного огня вообще недоступен.

Фото – Английский тяжелый танк Mk IV. Размещение вооружения в спонсонах не позволяет иметь большие секторы стрельбы, кроме того, значительно возрастает ширина танка

Ошибка разработчиков A7V состояла в том, что при той же компоновке ходовой части, трансмиссии и размещении пушки, пулеметов можно было бы иметь всего два в двух вращающихся башенках (это при условии, что необходимо обеспечить одновременный пулеметный огонь по обоим бортам танка), кроме того, на один пулемет в танке достаточно иметь одного пулеметчика. Таким образом, можно было бы охватить пулеметным огнем 360°, а большинство секторов стрельбы перекрывать огнем обоих пулеметов. Кроме того, экипаж, при уменьшении числа пулеметов до двух, сократился бы на восемь человек, а при условии один пулеметчик на один пулемет - на 10 (!!!) человек.

А теперь представьте себе насколько можно уменьшить внутренний объем танка, а соответственно его габаритные размеры и массу, при уменьшении численности экипажа на 10 человек…

 

"Рено" FT-17

Этот танк уникален тем, что стал первым серийным танком, выполненным по так называемой классической схеме компоновки, которая заключается в том, что вооружение расположено в бронированной башне кругового вращения, отделение управления расположено в передней части корпуса, боевое - посередине, а моторно-трансмиссионное (МТО) - в корме. Танк получился настолько удачным, что использовался в некоторых странах до 40-х годов и был использован как прототип для создания легких танков в других странах. Отечественное танкостроение начинало свое развитие с клонов FT-17 - танков серии М ("Русский Рено", первый экземпляр серии М имел известное любителям БТВТ название "Борец за свободу тов. Ленин"), дальнейшим потомком FT-17 был первый советский серийный танк МС-1 (Т-18).

Подавляющее большинство современных танков имеют классическую компоновку.

Преимущества и недостатки танков с классической компоновкой рассмотрим ниже при рассмотрении компоновок танков периода второй мировой войны.

Рисунок - продольный разрез легкого танка М

Довоенные танки (20-30-е гг.)

С точки зрения развития компоновки довоенный период характеризуется активным поиском наиболее подходящей для танка как общей компоновки, так и частных компоновок его отделений.

В первую очередь большое внимание уделялось повышению подвижности танка и его огневой мощи. Как правило, довоенные танки имели противопульное бронирование.

Несмотря на то, что танки классической однобашенной компоновки появились еще в первую мировую войну, в 20-е - 30-е не было единого мнения об общих принципах компоновки. Наряду с существованием различных, часто противоречащих друг другу, взглядов на боевое применение, накладывались еще и различные варианты реализации этих взглядов в компоновке.

Так, например, во многих странах считалось, что танки предназначенные для действий по прорыву укрепленной обороны противника должны иметь высокую огневую мощь (что в принципе само по себе верно) и для этого должны нести большое число пушечно-пулеметного вооружения. В отличие от первых танков, в которых большое число вооружения было размещено нерационально с малыми секторами огня, в предвоенный период была модной концепция размещения вооружения в нескольких башнях - многобашенные танки. Опытный пятибашенный танк был сделан в 20-х годах в Англии - А1Е1 "Индепендент". В Германии в 30-гг было сделано несколько опытных образцов трехбашенного танка известного нашему читателю под наименованием "Рейнметалл". Свои многобашенные танки были у Франции и Японии, но в передовых рядах, как обычно, были советские танкостроители, у нас, в отличие от зарубежных коллег, которые, как правило, ограничивались выпуском не больше десятка многобашенных танков, пятибашенный тяжелый Т-35 и трехбашенный средний Т-28 производились серийно. Кроме того, нетипичным представителем многобашенных танков был потомок английского "Виккерса" легкий двухбашенный Т-26.

Недостатки многобашенных средних и тяжелых танков известны, они взаимосвязаны и вытекают друг из друга:

  • значительные габариты машины;
  • высокая масса;
  • низкая подвижность в основном из-за чрезмерной длины и низкой поворотливости;
  • слабое противопульное бронирование;
  • большой экипаж и сложности в управлении вооружением в бою;
  • невозможность установки длинноствольных пушек большого калибра.

Если же принять многобашенную компоновку за основу, то компоновка, например Т-35 имеет определенные преимущества: у него башни расположены так, что для всего вооружения обеспечивается довольно большой сектор стрельбы в горизонтальной плоскости, а главная башня с 76.2-мм пушкой приподнята над остальными и имеет круговое вращение.

Рисунок - Тяжелый танк Т-35

Дальнейшим развитием многобашенной компоновки были двухбашенные опытные танки СМК и Т-100, которые в отличие от остальных многобашенных танков имели противоснарядное бронирование. Однако они оказались очень тяжелыми, большими и малоподвижными.

К концу 30-х годов уже окончательно сформировались два типа классической компоновки - так называемая "классическая", о которой мы уже говорили, и классическая компоновка с передним расположением трансмиссии, которую часто называют "классической немецкой".

Танки второй мировой войны

Классическая компоновка с передним размещением трансмиссии
или "классическая немецкая компоновка".

Такая компоновка была характерна для немецких (Pz. III, Pz.V "Пантера" и др.) и американских танков ("Шерман"). Применение компоновки с передним размещением трансмиссии было обусловлено некоторыми преимуществами, которые она дает, а именно:

  • совмещение отделения управления с трансмиссионным сокращало общее число изолированных отделений, что способствовало уменьшению общей длины танка и установке простых приводов управления трансмиссией, кроме того, позволило иметь боевое отделение достаточно большого объема;
  • тяжелую башню можно было разместить по центру корпуса танка, что позволяло: установить длинноствольную мощную пушку незначительно выступающую за габариты корпуса танка; более равномерно распределить массу танка по опорной поверхности танка; люк механика-водителя можно было разместить на подбашенном броневом листе.

Недостатками компоновки с передним размещением трансмиссии были:

  • увеличенная высота силуэта машины. Карданный вал, проходящий от двигателя к трансмиссии под поликом боевого отделения, поднимал его относительно днища до 300-500 мм, а как нам известно из теории компоновки, кроме того заряжающему нужна высота в боевом отделении в 1.6-1.7 м;
  • установка агрегатов трансмиссии впереди корпуса не позволяла иметь форму носа с большими углами наклона для повышения снарядостойкости корпуса. Возрастала опасность поражения ведущих колес и бортовых редукторов. Кроме того, попадание снаряда в лобовую часть корпуса и без пробития брони могло вызвать поломку агрегатов трансмиссии, их сдвиг относительно мест посадки и нарушение центровки, что опять же приводило к поломке и вызывало остановку танка на поле боя;
  • размещение трансмиссии рядом с членами экипажа снижало эргономические показатели обитаемости - коробка передач была постоянным источником шума и тепла, отвод которого был крайне затруднен;
  • затруднены были условия демонтажа агрегатов трансмиссии и двигателя.

Кроме преимуществ и недостатков, которые присущи танкам немецкой компоновки вообще, хочется остановиться на некоторых примерах реализации как общей компоновки, так и частных компоновок в конкретных машинах.

Как правило, у немецких танков лобовое бронирование корпуса имело практически вертикально расположенные броневые листы. Исключение составляет тяжелый (по нашей классификации) танк Pz. V "Пантера", имевший схожую с Т-34 форму передней части корпуса с наклоном в 55-57° (у Т-34 - 60°) относительно вертикали, и его наследник - Pz. VI Ausf.B "Королевский Тигр". Однако дальнейших резервов по увеличению угла наклона лобовых броневых листов, из-за расположенной впереди трансмиссии, они практически не имели.

Для танков Pz. III и Pz. IV было характерно большое число люков и лючков в корпусе и башне. С одной стороны это облегчало посадку и высадку экипажа и облегчало доступ к агрегатам танка, а с другой - снижало бронестойкость корпуса и повышало затраты при производстве. До сих пор существует много сторонников утверждения, что преимущества большого числа люков и лючков на Pz. III и Pz. IV перевешивали недостатки, однако я склонен считать, что немцы, значительно сократив число люков в "Пантере" и "Тигре" по сравнению с предыдущими машинами, решили по-другому.

Одним из существенных недостатков компоновки "Тигра" и "Пантеры" был большой объем, который занимала подвеска внутри корпуса. Так, например, у "Пантеры" при восьми балансирах на борт, каждый балансир был связан с двумя торсионными валами, расположенными у днища корпуса. Всего получаем частокол из 32 валов, пространство между которыми использовать практически невозможно, а по высоте они занимают не менее 150 мм внутри корпуса танка вынуждая таким образом увеличить его высоту на эту величину (вспомните о соотношении влияния на массу корпуса его ширины, высоты и длины!).

Рисунок - схематичный продольный разрез танка Pz. V "Пантера"

Самым уникальным, по реализации основной задачи компоновки (получение наиболее высоких показателей боевых свойств танка при заданных массе и габаритах), мне представляется немецкий "Тигр". Наряду с перечисленными ранее недостатками, "Тигр" имел ужасные с точки зрения компоновки пропорции габаритных размеров корпуса, в результате чего был слишком перетяжелен (боевая масса 56 т). Например, ИС-2, имевший схожие с "Тигром" характеристики защиты и более мощную пушку (калибр 122 мм против 88 мм), был легче на 10 тонн и всего на 1.2 тонны тяжелее "Пантеры".

Уникальность компоновки "Тигра" в том, что он слишком короткий! И в этом одна из причин его недостатков. Да, не смотря на то, что "Тигр" имел очень большие габаритные размеры, по длине его корпус был короче того же более легкого ИС-2. Давайте вспомним, в какой пропорции соотносятся массы при изменении длины, ширины и высоты корпуса для современных танков: 1:3:7 (для "Тигра" значения могут быть несколько другими, но характер соотношения примерно тот же). Т.е. вместо того, чтобы удлинить танк (а из соотношения видно, что увеличение высоты корпуса на 10 см равнозначно по массе примерно 70 см длины) немецкие конструкторы сделали его слишком высоким и широким, в результате чего значительно перетяжелили машину. Кроме того, для обеспечения низкого удельного давления на грунт необходимо иметь достаточно большую длину L опорной поверхности и ширину гусениц. Так как сам танк получился коротким, то и длина L была небольшой, в результате чего, для обеспечения достаточной площади опорной поверхности пришлось значительно увеличивать ширину гусениц. "Тигр" получился настолько широк, что для обеспечения перевозки по железной дороге пришлось предусмотреть возможность замены боевых гусениц на более узкие транспортные.

Классическая компоновка

Этой компоновки придерживались советские танкостроители на средних Т-34, Т-34-85 и тяжелых танках КВ и ИС.

Недостатки, которые были присущи танкам с передним расположением трансмиссии, в танках с задним ее расположением отсутствовали.

Компоновка с задним расположением трансмиссии имеет следующие преимущества:

  • отсутствие карданного вала позволяет примерно втрое снизить расстояние от днища корпуса до вращающегося полика боевого отделения и существенно уменьшить общую высоту танка;
  • носовой части корпуса можно придать рациональную снарядостойкую форму с углами наклона верхнего броневого листа в 60 и более градусов;
  • повышается живучесть машины благодаря расположению ведущих колес и агрегатов трансмиссии в менее подверженной обстрелу кормовой части корпуса;
  • проще обеспечить отвод тепла от агрегатов трансмиссии путем обеспечения их обдува;
  • заметно повышаются условия обитаемости танка благодаря изоляции экипажа от шумо-, тепло- и газовыделяющих агрегатов трансмиссии герметичной моторной перегородкой;
  • значительно облегчается монтаж и демонтаж агрегатов трансмиссии за счет съемной установки броневых листов крыши МТО.

Недостатками компоновки с кормовым размещением трансмиссии являются:

  • увеличенная длина танка из-за размещения в его корпусе четырех не совмещенных по длине отделений или в сокращении объема боевого отделения при постоянной длине машины;
  • при большой длине занимаемой моторным и трансмиссионным отделениями в корме боевое отделение с тяжелой башней смещено к носу машины, в результате чего неравномерно распределяется нагрузка по опорной поверхности, и перегружаются передние катки;
  • не остается места для размещения люка механика-водителя на подбашенном броневом листе, в результате чего на Т-34 люк был размещен на верхнем лобовом листе, а в танках ИС его вообще не было (механик-водитель осуществлял посадку в машину через башню);
  • длинноствольная пушка значительно выступает за габариты танка, в результате чего возникает опасность утыкания ее в грунт и снижается габаритная проходимость танка;
  • усложняются как сами приводы управления трансмиссией, которые идут практически вдоль всего корпуса танка, так и их регулировка.

В послевоенных танках классической компоновки большинство недостатков связанных с большим объемом МТО были устранены.

Я придерживаюсь той же точки зрения, что и большинство послевоенных советских как сейчас принято называть "официальных историков", что лучшим танком Великой отечественной войны был Т-34 (не надо путать понятие лучший с понятиями самый мощный, защищенный, подвижный, результативный и т.д. Лучшим можно называть только по комплексу свойств, отдельные из которых могут и уступать другим танкам). Кстати, многие бывшие противники и союзники тоже так считали (не будем приводить большое число всем известных цитат). В первую очередь такую оценку Т-34 заслужил благодаря своей компоновке, несмотря на то, что ее в соответствии с теорией компоновки танка можно назвать неудачной. Налицо противоречие в моих словах, поэтому стоит объясниться.

Наряду с недостатками, которые присущи танкам классической компоновки в целом, Т-34 имел и свои собственные:

  • чрезмерная высота корпуса (хоть она и была на 235 мм меньше чем у "Пантеры"). Причин этому несколько. Во-первых, несмотря на отсутствие карданного вала как у танков с передним расположением трансмиссии, пол для заряжающего был значительно приподнят из-за размещения боекомплекта на днище корпуса. Во-вторых, значительную габаритную высоту имел двигатель В-2. В-третьих, прототип Т-34 А-32 создавался совместно с колесно-гусеничным А-20, в котором приличный внутренний объем занимали шестеренчатые приводы к опорным каткам для движения на колесном ходу и увеличение внутреннего объема было достигнуто высотой корпуса, а для упрощения параллельного проектирования компоновку корпуса сделали для А-20 и А-32 практически одинаковой;
  • малый внутренний объем башни с 76.2-мм пушкой, которая первоначально проектировалась под 45-мм пушку, в результате чего в ней размещалось только два члена экипажа и командир танка одновременно являлся и наводчиком;
  • нет вращающегося полика боевого отделения;
  • отсутствие дифференцирования бронирования. Толщина лобовой и бортовой брони корпуса по 45 мм, из-за чего танк был на 20-30% тяжелее однотипных Pz. III и Pz. IV.

Рисунок - схематичный продольный разрез танка Т-34-85

Парадокс, заложенный в компоновку Т-34, заключается в том, что большинство его компоновочных недостатков давали и значительные преимущества:

  • так как Т-34 имел надежное круговое противоснарядное бронирование, в начальный период войны экипаж Т-34 мог уверенно вступать в бой с численно превосходящими танками противника не боясь обхода с фланга;
  • сравнительно высокая масса в 28 т и резервы, заложенные в ходовую часть, позволили в 1943 году провести глубокую модернизацию и установить новую башню с 85-мм пушкой. Возросшая до 32.5 т масса практически не сказалась на подвижности танка;
  • высокая технологичность - благодаря сравнительной простоте как общей компоновки, так и отдельных агрегатов и систем, удалось наладить массовый выпуск Т-34 с привлечением малоквалифицированной рабочей силы. Кроме того, упрощалось производство благодаря малому ассортименту брони различной толщины;
  • большой объем МТО, легкий доступ к агрегатам трансмиссии и простота устройства ходовой части упрощали и производство, и ремонтопригодность машины. Благодаря высокой ремонтопригодности часто удавалось проводить ремонт и возвращать машины в строй под огнем противника, в то время как немецкие танки в большинстве случаев подлежали ремонту в специализированных подразделениях только после эвакуации машины с поля боя;
  • расположение боекомплекта на днище в боевом отделении танка хоть и влияло на увеличение высоты танка, но одновременно улучшало его живучесть, так как это наиболее защищенное и менее всего подверженное попаданиям снарядов место.

Послевоенные танки

Послевоенный период развития компоновки танка характеризуется победой классической компоновки. В подавляющем большинстве стран практически все средние и тяжелые танки по сегодняшний день выполнятся по классической компоновке.

Большая часть перечисленных ранее проблем классической компоновки была решена уже во второй половине второй мировой войны (танк Т-44).

Отечественное танкостроение в послевоенный период характеризуется дальнейшим совершенствованием компоновки Т-34. По сравнению с Т-34 заметно уменьшается высота танка, значительно уменьшается объем МТО, вводится торсионная подвеска.

Рисунок – Танки Т-34-85 и Т-44.
Хорошо заметно снижение силуэта Т-44 и значительное
уменьшение габаритных размеров его корпуса

На танках Т-44 и Т-54 была применена улучшенная компоновка с поперечным расположением 12-цилиндрового V-образного дизельного двигателя. Двигатель был объединен с трансмиссией в единое моторно-трансмиссионное отделение, в результате длина МТО уменьшилась на 650 мм. Это позволило удлинить боевое отделение до 30% длины корпуса, почти на 250 мм увеличить диаметр башенной опоры и впервые установить на средний танк мощную 100-мм пушку вместо 85-мм на Т-34-85. Одновременно башня была смещена к корме танка и люк механика-водителя с лобового наклонного броневого листа перенесен на подбашенный лист. Исключение пятого члена экипажа, удаление боеукладки с полика боевого отделения, перенос вентилятора с коленчатого вала двигателя на кронштейн кормы и сокращение габаритной высоты двигателя, а также то, что двигатель был установлен между торсионными валами (что для Тигра и Пантеры в принципе было бы невозможно) обеспечило уменьшение высоты корпуса танка Т-54 по сравнению с Т-34 примерно на 200 мм, сокращение забронированного объема примерно на 2м3 и усиление броневой защиты более чем в два раза при увеличении веса лишь на 12%.

Рисунок - схематичный продольный разрез танка Т-54

В начальный период после второй мировой войны тенденции развития компоновок корпусов и башен танков в большинстве танкопроизводящих стран были в основном схожи.

Бронекорпуса в большинстве случаев были выполнены с большими углами наклона лобовых броневых листов, применялось дифференцирование бронирования, для размещения башни с мощным вооружением необходимо иметь башенную опору большого диаметра, для этого стали применять местные уширения корпуса под башней. В большинстве случаев послевоенные танки получили клиновидную форму носа корпуса, но были и "вариации на тему". Для обеспечения достаточного внутреннего объема при минимальной площади наружной поверхности бронирования форма корпуса должна быть близкой к эллиптической. Так, например, "корабельная" носовая часть корпуса танка ИС-3 со скошенными углами по сравнению с простой клиновой формой танка Т-62 при равных забронированном объеме и защите позволила получить экономию стали около 0.8 т. На американских "Паттонах" применялась литая лобовая часть корпуса эллипсоидной формы.

В то же время корабельная и эллипсоидная формы носовой части корпуса имели и недостатки. Корабельная форма значительно усложняла производство, увеличение числа сварных швов приводило к ухудшению защиты в местах сварки и повышало местные напряжения в броне в результате термического воздействия при сварке. Эллипсоидная форма, как и корабельная, приводила к усложнению производства (крупногабаритное литье деталей сложной пространственной формы), бронезащита ухудшалась за счет меньшей стойкости литой брони по сравнению с катанной, что сводило на нет выигрыш массы полученный за счет формы корпуса.

Башни, как правило, выполнялись литыми. Практически во всех странах башням придавалась обтекаемая форма для обеспечения высокой бронестойкости при различных углах обстрела и минимизации площади брони при заданном внутреннем объеме. Бронирование башен, как и корпусов, выполнялось дифференцированным с наибольшей толщиной брони в лобовой части.

Типичные послевоенные танки классической компоновки - советские Т-54, Т-55 и Т-62, американские М 26, М 48 и М 60 английский "Чифтен", западногерманский "Леопард-1", французский AMX-30.

Среди послевоенных танков оригинальностью компоновки отличается французский легкий танк АМХ-13. Он имеет компоновку с передним расположением МТО, башня смещена к корме. Впервые в танкостроении в серийной машине вместо заряжающего применен механизм заряжания. Механизм заряжания АМХ-13 первого типа - с жесткой связью механизированной укладки с люлькой пушки и постоянной траекторией выстрела при любом угле наведения. Для реализации возможности механизированного заряжания вертикальное наведение пушки выполнено за счет применение качающейся башни. Такое техническое решение позволило иметь довольно простой механизм заряжания при высокой скорострельности. В то же время, его недостатками являются: малая вместимость качающейся механизированной боеукладки, снижается плотность компоновки, нарушается уравновешенность пушки по мере расхода выстрелов.

Рисунок - Схематичный продольный разрез танка АМХ-13

Современные танки

В основном общая компоновка большинства современных основных танков осталась все той же классической. За прошедшее после второй мировой войны время улучшались частные компоновки, возросла подвижность, значительно возросли огневая мощь и защита танков при незначительном росте массы.

Значительное влияние на компоновку оказало появление ОМП и зажигательного оружия. Для защиты от проникающей радиации начали применять подбой и надбой из углеродистого материала. Для защиты от радиационного заражения и отравляющих веществ применяется герметизация танка и создание подпора (избыточного давления) воздуха в обитаемых отделениях с использованием фильтро-вентиляционной установки.

В последнее время окончательно оформились различия между советской и западной школами танкостроения.

Отечественные танки

Компоновка советских танков развивалась по пути минимизации объемов занимаемых отделениями танка, его агрегатами и системами. Башни сохранили обтекаемую форму с более выраженным дифференцированием бронирования, которое стало достигать полуметра в лобовой детали.

Этапным советским танком стал Т-64, который является предшественником всех современных отечественных танков.

Основные отличительные особенности компоновки Т-64:

  • применение механизма заряжания третьего типа характеризующегося жесткой связью конвейерной боеукладки с корпусом и выведением орудия на линию заряжания. Благодаря применению механизма заряжания удалось исключить из экипажа танка заряжающего и снять тем самым ограничения на уменьшение высоты танка;
  • большие углы наклона комбинированной лобовой брони корпуса. Благодаря очень плотной компоновке и незначительным габаритным размерам удалось в два с лишним раза увеличить бронирование по сравнению с танком Т-62 практически при такой же массе танка;
  • литая башня имела комбинированное бронирование лобовой детали;
  • совмещение всех функций трансмиссии в двух компактных планетарных бортовых коробках передач позволило значительно уменьшить объем МТО;
  • для защиты ходовой части от светового излучения и напалма опорные катки были выполнены с внутренней амортизацией без резиновых бандажей.

Танки Т-72 и Т-80 принципиально отличались от Т-64 только ходовой частью и двигателем. Объем МТО Т-72 стал несколько больше по сравнению с МТО Т-64 из-за необходимости размещения вентилятора системы охлаждения, но несмотря на это объем МТО Т-72 меньше объема МТО любого западного основного боевого танка.

Так как, в отличие от Т-64 с пятицилиндровым двигателем 5ТДФ, на Т-72 применен V-образный 12-и цилиндровый двигатель В-46-6 или В-84 типа В-2, то кроме двух БКП к агрегатам трансмиссии добавился, точнее говоря "вернулся", входной редуктор (гитара) передающий крутящий момент от коленчатого вала поперечно расположенного дизеля к входным валам БКП.

Танк Т-80, в отличие от Т-64 и Т-72, получил газотурбинный двигатель. Преимущество ГТД по сравнению с дизелем в более высокой габаритной мощности, однако, у ГТД высокий расход топлива и для обеспечения достаточного запаса хода пришлось увеличивать объем возимого топлива, что сводит на нет преимущество ГТД.

Специалисты до сих пор четко не определились с будущей судьбой ГТД на танках. Дело в том, что по поводу ГТД существует два общепринятых заблуждения, а именно:

1) ГТД на танке более пожароопасен по сравнению с дизелем, так как использует не дизтопливо, а керосин;

2) ГТД по сравнению с дизелем очень прожорлив и поэтому танк превращается в "топливовоз".

По первому пункту ответ прост: ГТД - многотопливный двигатель и может с успехом использовать дизельное топливо.

По второму внимательный читатель сразу обнаружит: то, что я говорил про Т-80, ниже я же приписал в заблуждение. Здесь имеется ввиду экономичность не конкретно выполненных ГТД (например, ГТД-1100 на Т-80) и дизеля (например, В-84 на Т-72Б), а экономичность перспективных двигателей. В теории КПД ГТД выше по сравнению с дизелем, однако, реализация высокого КПД ГТД на современном этапе крайне проблематична из-за недостаточного уровня технологий производства или очень дорога.

Основным преимуществом компоновки отечественных танков является ее высокая плотность, что позволяет иметь высокозащищенную машину с низким силуэтом и малой площадью продольного и поперечного сечения при сравнительно невысокой массе. Недостатком плотной компоновки является стесненность членов экипажа, практически нет возможности заменять членам экипажа друг друга без выхода из танка, выход механику-водителю из отделения управления в боевое затруднен. Кроме того, у Т-72 из-за высокой плотности компоновки МТО многие операции по ремонту двигателя и трансмиссии требуют высоких трудозатрат, что частично компенсируется высокой надежностью двигателя и трансмиссии, конструкция и технологичность которых многолетним совершенствованием практически доведены до совершенства.

Особо стоит отметить, что в отличие от западных танков со сварной башней, отечественные танки имеют литые башни с многослойным бронированием. Только в последнее время отдельные, в основном опытные или перспективные, танки имеют сварные башни (вариант Т-90С со сварной башней, "Черный Орел").

Кроме того, получившая большое распространение на Западе развитая кормовая ниша башни появляется в последнее время на некоторых перспективных отечественных танках ("Черный Орел") и на предлагающихся на экспорт опытных машинах (Т-72-120, Т-84-120 "Оплот" - вариант Т-84У со 120-мм пушкой).

Таблица - условный коэффициент защиты m/V некоторых танков
Танк Масса m, т Внутренний объем V, м3 Коэффициент защиты m/V Калибр вооружения, мм
ИС-3 46 11.5 4 122
М46 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
АМХ-30 36 16.55 2.18 105

Рисунок – сравнительная площадь силуета некоторых ОБТ, м2

Зарубежные ОБТ классической компоновки

Как и в СССР на Западе серийно производились ОБТ в основном классической компоновки.

Главное отличие большинства основных боевых танков Запада - большие внутренние объемы и, как следствие, в среднем в полтора раза большая масса по сравнению с отечественными аналогами.

Развитие как противотанковых средств, так и основного вооружения танков, которые имеют высокие характеристики бронепробиваемости, вынудило значительно повышать защиту танков. Простое повышение толщины гомогенной стальной брони не позволило в полной мере решить эту задачу. Для увеличения стойкости брони при меньшей ее массе стали применять комбинированное многослойное бронирование, которое на Западе называют броня типа "Чобхэм" по названию комбинированной английской брони.

Это оказало непосредственное влияние на развитие компоновки. Так как производство литой комбинированной брони вызывает большие трудности, от литых башен и корпусов пришлось отказаться в пользу сварных. Современные зарубежные танки имеют угловатые формы башни с большими углами наклона (английский "Челленджер", американский М1 "Абрамс", немецкий "Леопард-2"). В этом смысле стоит объясниться насчет "Леопарда-2", ведь лобовая броня башни у него расположена вертикально. Дело в том, что угол наклона лобовой броне башни был придан не по вертикали, как это обычно делают, а по горизонтали. Если посмотреть на башню "Леопарда-2" в плане сверху, то она напоминает клин, в вершине которого расположена пушка.

Рисунок - Схематичный продольный разрез послевоенных и современных танков. Обратите внимание на габаритные размеры танков. Отчетливо прослеживается значительно меньший объем МТО советских танков как по абсолютной, так и по относительной величине

Общей тенденцией современных зарубежных танков стало использование развитых кормовых ниш башни. Кормовая ниша позволяет компенсировать неуравновешенность башни и увеличить объем боевого отделения, улучшаются условия работы заряжающего (М1 "Абрамс", "Леопард-2") или имеется возможность использовать более простой механизм заряжания ("Леклерк") по сравнению с МЗ или АЗ конвейерного типа. Но это не лучшее решение - увеличивается высота и масса башни, повышается ее момент инерции и уязвимость от огня противника, усложняется организация воздушного потока для охлаждения МТО, расположенного в кормовой части корпуса.

Из современных ОБТ классической компоновки наиболее интересным с критической точки зрения я считаю американский М1 "Абрамс". В этом смысле подход к реализации компоновки "Абрамса" напоминает реализацию компоновки "Тигра" - получился мощный среди своих современников танк при наличии явных просчетов в компоновке. "Абрамс" имеет следующие недостатки:

  • Явно завышенные габаритные размеры и, как следствие, масса. Даже не смотря на то, что М1 на 0.9 м ниже своего предшественника М60, его габаритные размеры превышают допустимые по железнодорожному габариту. Основными видами транспорта являются морской и автомобильный. По воздуху М1 можно транспортировать только двумя типами самолетов американских ВВС и только один танк за рейс.
  • Очень большой объем МТО. МТО занимает практически половину корпуса по длине и вдобавок высота корпуса в районе МТО значительно больше по сравнению с высотой корпуса в его передней части (справедливости ради следует заметить, что передняя часть корпуса "Абрамса" довольно низкая, что достигнуто применением положения механика-водителя полулежа). При рассмотрении компоновки МТО "Абрамса" возникает ощущение, что конструкция отдельных элементов силовой установки и силовой передачи (трансмиссии) прорабатывалась тщательно, а компоновке МТО в целом внимание не уделялось. Кроме того, вызывает недоумение установка в трансмиссии танка с ГТД гидродинамической передачи (гидротрасформатора), что для танков с ГТД, в отличие от танков с дизелями (например "Леопард-2"), смысла не имеет.
  • Непозволительно большой зазор между бронированием корпуса и башни. Зазор настолько велик, что попасть под башню "Абрамса" опытный наводчик может и на довольно большом расстоянии (для этого можно целиться в верхний лобовой лист расположенный под очень большим углом – если произойдет рикошет, то обязательно под башню). В этом случае не помогут ни высокое бронирование лобовой детали корпуса, ни толстая броня башни. Кроме того, в отличие от данных, приводимых в популярной западной литературе, об уничтожении "Абрамсами" десятков иракских танков Т-72 на больших дистанциях, по данным советских военных советников зафиксировано всего три боевых столкновения между Т-72 и "Абрамсами" без участия третьих сил (авиация, вертолеты, расчеты ПТРК и пр.). Абрамсы, при столкновении с Т-72, во всех трех случаях действовали очень просто - задним ходом, чтобы не подставлять борт, уходили с поля боя.

Отступления от правила

Как известно, нет правил без исключений. В соответствии с этим законом не все современные ОБТ выполнены по классической схеме компоновки. Именно поэтому в статье про компоновку не упомянуть про шведский безбашенный танк Strv-103 и израильский танк "Меркава" просто невозможно.

Strv-103

В настоящее время Strv-103 - единственный находящийся на вооружении безбашенный танк.

Оригинальность конструкции Strv-103 состоит в том, что маска пушки жестко закреплена в корпусе и наведение пушки по вертикали производится за счет переменного клиренса с возможностью изменения наклона корпуса в продольной плоскости. По горизонтали наведение обеспечивается поворотом танка в целом. Так как боевое отделение расположено в корме, а МТО в передней части корпуса, то пушка незначительно выступает вперед за габариты корпуса.

Скорее всего, причиной появления безбашенной компоновки был опыт успешного боевого применения САУ во второй мировой войне, анализом эффективности использования танкового вооружения в боевых ситуациях, показавшим, что 90% выстрелов производится в направлении движения в секторе ±45°, и стремлением предельно уменьшить высоту силуэта и массу машины.

Интересным решением является применение силовой установки состоящей из двух двигателей – дизельного и ГТД. Оригинальная трансмиссия позволяет двигателям работать как по отдельности, так и совместно. Благодаря такому решению повышается надежность и живучесть машины (при поражении одного из двигателей танк остается на ходу). Кроме того, при движении по хорошим дорогам и в обороне, когда полная мощность от силовой установки не требуется, за счет использования одного дизельного двигателя невысокой мощности (до 300 л.с.) экономится топливо.

Основными достоинствами безбашенной компоновки танка Strv-103 являются:

  • низкий силуэт;
  • высокий уровень защищенности за счет применения высокого угла наклона лобовых броневых листов;
  • относительная простота конструкции корпуса;
  • отсутствие необходимости установки тяжелых и сложных опор башни и пушки;
  • простота конструкции механизма заряжания;
  • хорошие условия обитаемости экипажа.

Основными недостатками безбашенной компоновки являются:

  • невозможность ведения прицельного огня с ходу и при неисправной силовой установке, ходовой части или трансмиссии;
  • ограниченная возможность ведения огня в стесненных дорожных условиях и на труднопроходимой местности.

Из-за ограничений, которые накладываются такой компоновкой на возможность ведения огня, безбашенная компоновка на ОБТ дальнейшего развития не получила.

Рисунок – Компоновка танка Strv-103B

"Меркава"

Решение задачи компоновки при проектировании "Меркавы" было подчинено одной цели - обеспечить максимальную защиту и выживаемость экипажа танка. Для обеспечения этой цели была выбрана компоновка с передним размещением двигателя и трансмиссии.

Отличительными особенности компоновки "Меркавы", кроме переднего расположения МТО, являются: наличие в корме десантного отделения на 10 человек или на 2 места для раненных; применение башни сравнительно небольшого поперечного сечения, клиновидной формы в плане, с большими углами наклона лобовых броневых листов; широкое применение разнесенного бронирования; возможность покидать экипажу танк через броневую дверь в корме.

Основным и главным преимуществом "Меркавы" является высокая степень защиты экипажа. Если, например, на немецких танках второй мировой войны впереди расположенная трансмиссия практически не оказывала влияния на защиту экипажа, то в "Меркаве" расположенные перед боевым отделением и отделенные от него броневой перегородкой трансмиссия и двигатель, значительно повышают выживаемость экипажа в случае пробития лобовой брони.

Рисунок - Основной боевой танк "Меркава" Mk 2

Невысокую подвижность "Меркавы" я бы не стал вписывать в перечень ее недостатков по той причине, что это по сути единственный оборонительный танк, для которого подвижность действительно может отойти на второй план.

Недостатками компоновки "Меркавы" являются:

  • большие габаритные размеры и масса, впрочем, для израильтян, с их незначительным по площади вероятным ТВД, это менее критично, чем для "Абрамса" претендующих на мировое господство американцев, для которых вероятный ТВД может быть в любой населенной точке Земного шара;
  • увеличение уязвимости агрегатов МТО и ведущих колес от огня противника;
  • смещение механика-водителя от продольной оси машины.

Перспективная компоновка

На сегодняшний день одним из основных недостатков классической компоновки является невозможность обеспечить надежное круговое противоснарядное бронирование. Кроме того, наличие большой тяжелой башни значительно усложняет конструкцию и повышает массу танка.

Поскольку отказаться, как предлагают некоторые, от пушечного вооружения на современном этапе не представляется возможным (применение только ракетного вооружения весьма проблематично по многим причинам), то, по мнению многих специалистов, перспективным путем уменьшения массы танка является размещение всего экипажа в корпусе с вынесенным основным вооружением. Бронированию, в этом случае, подлежат только казенник пушки и механизм заряжания.

Одним из вариантов считается возможность применения сочлененной компоновки, при этом танк может состоять из двух соединенных между собой тележек. В передней бронированной тележке может находиться силовое отделение (моторно-трансмиссионное) и дистанционные приборы наблюдения механика водителя, кроме того, может устанавливаться дистанционно управляемое дополнительное и вспомогательное вооружение. Во второй бронированной тележке - боевое отделение с вынесенным основным вооружением. Есть и обратные варианты - ведущая тележка сзади, а боевая спереди.

Впрочем, вопрос перспективной компоновки настолько обширный и спорный, что ему в рамках этой статьи будет тесно, про это надо писать отдельно и глубоко.

К вопросу о перспективной компоновке считаю нужным только добавить, что ошибка большинства любителей БТВТ, которые до умопомрачения спорят между собой о преимуществах и недостатках той или иной компоновки и пытаются выдвигать свои предложения и требования, заключается в том, что танк и другая БТВТ не является оружием универсальным. Поэтому, прежде чем предлагать пути технического совершенствования нужно выдвинуть требования к машине (разработать техническое задание) которые должны учитывать, что данная машина находится на поле боя не сама по себе, а во взаимодействии с другими боевыми машинами, подразделениями и родами войск. Никакая универсальная и мощная машина не поможет при неверно организованном командовании, в то же время, множество примеров, когда при правильно организованном командовании добивались успеха войска имеющие более слабую технику по сравнению с техникой противника.

Когда вы задумаетесь о том, какой должна быть перспективная машина, то не пытайтесь впихнуть в нее все что взбредет в голову, постарайтесь дать ей только то, для чего она предназначена, а для чего не предназначена, тем пусть занимаются другие специальные машины.

Например, о вооружении БМП-3 (в башне 100-мм орудие - пусковая установка, 30-мм автоматическая пушка и 7.62-мм спаренный пулемет, в корпусе два 7.62-мм курсовых пулемета, бойницы для атоматчиков по бортам и в корме для пулеметчика) мой отец говорил: "Представь себе обычный оркестр с обычными инструментами и человека-оркестр с гитарой в руках, губной гармошкой на шее и ударником на спине. Так вот, сама по себе игра человека-оркестра - эффектное зрелище, но музыка в любом случае получается хуже, чем у оркестра, где каждый играет на своем инструменте. Так и БМП-3, если нужно добиться высокой плотности огня из одной машины, то он подходит, а если нужен эффективный огонь, то из-за сложности управления несколькими видами вооружения одновременно БМП-3 уступит менее вооруженным, но более специализированным машинам".

В заключение хочется отметить, что на современном этапе вопрос повышения боевой эффективности БТВТ постепенно выходит за рамки компоновки. Если раньше каждое последующее поколение танков значительно превосходило предыдущие по боевой эффективности, то сейчас незначительное повышение боевой эффективности достигается при значительных материальных затратах.

Возможно, проблема заключается в том, что в большинстве случаев танк рассматривается как самостоятельная боевая единица (которой он естественно и является) и его возможностям действовать в составе подразделения уделяется незначительное внимание.

В связи с этим, одним из перспективных путей является создание единых автоматизированных систем управления подразделениями, благодаря которым отдельный танк получает задачи и целеуказание на уничтожение целей. Большинство исходных данных для наведения и стрельбы могут уже быть заданы системой управления подразделением. Благодаря такой системе танки подразделения действуют согласовано, достигается максимальная эффективность использования их вооружения, экипажи не тратят драгоценное время на поиск и идентификацию целей. А в случае нарушения в работе системы экипажи переходят в режим самостоятельного поиска и поражения целей.

Подобная система “управление полем боя” сейчас разрабатывается во Франции. В Советском Союзе в конце 80-х были разработаны две автоматизированных системы управления войсками от дивизионного уровня и выше. По известным причинам дальнейшие разработки подобных систем у нас для ротного-батальонного уровня уже не велись...

Источники информации 
  1. Чобиток В.А., Данков Е.В. Брижинев Ю.Н. и др. Конструкция и расчет танков и БМП. Учебник. -М.: Военное издательство, 1984.
  2. Буров С.С. Конструкция и расчет танков. -М.: ВА БТВ, 1973.
  3. М.Барятинский. Средний танк Т-34-85 ("Бронеколлекция", 1999, № 4) -М.: "Моделист-конструктор", 1999
  4. М.Барятинский. Тяжелый танк “Пантера” ("Бронеколлекция", 1997, № 2) -М.: "Моделист-конструктор", 1997
  5. Вознюк В.С. Бронетанковая техника Советской Армии. Альбом. –М.: ВА БТВ, 1966.
  6. Харьковское КБ по машиностроению имени А.А.Морозова. –Харьков: РА “ИРИС”, 1998.
  7. М.Барятинский, А.Фирингер. Первый танк страны советов / Моделист-Конструктор №10, 1987.
  8. Ю.Спасибухов. Основной боевой танк Strv-103 / Танкомастер №2, 2000.
  9. Ю.Спасибухов, А.Бахметов. “Божественная колесница” / Танкомастер №1, 2000.
  10. Die Ketten- und Halbkettenfahrzeuge / bearb. von Peter Kosinski. - Herford; Bonn: Mittler, 1988.
Главная страница В начало