Совершенствование ходовой части танков

полковник А. Тельминов, полковник А. Загудаев

(Техника и вооружение. — 1989. — № 11. — С. 6-8)

Материал предоставлен: Сергей Зыков

По материалам иностранной печати

Высокая подвижность наряду с огневой мощью и защищенностью в настоящее время рассматривается за рубежом как одна из важнейших характеристик боевой эффективности танков. Потенциально высокие скоростные возможности танка обеспечиваются, главным образом, мощной силовой установкой и рациональным типом трансмиссии. Реализация же этих скоростных качеств, особенно на пересеченной местности и по бездорожью, в значительной степени зависит от совершенства подвески и гусеничного движителя танка. Через эти элементы корпус танка воспринимает при наезде на неровности удары, которые вызывают его колебания и вибрации, вынуждающие механика-водителя снижать скорость движения машины. Естественно стремление конструкторов обеспечить такую систему подрессори-вания, которая обеспечила бы максимальную стабильность корпуса при движении машины. Тем самым решился бы и вопрос стабилизации вооружения и системы наблюдения при ведении огня с ходу.

Системы подрессоривания танков с момента их создания претерпели значительные конструктивные изменения — от жесткого крепления опорных катков к корпусу и использования в качестве упругих элементов металлических рессор и пружин до торсионных валов, гидравлических и гидропневматических систем. При этом применяются индивидуальные и блокированные подвески.

На современных зарубежных танках используются в основном индивидуальные системы подрессоривания с торсионными валами в качестве упругих элементов и гидравлическими амортизаторами. Они значительно превосходят пружинные блокированные системы, которые обеспечивают плавность хода танка лишь на малых скоростях, к тому же они менее живучи.

Основным предназначением рессоры, торсиона, пружины подвески является уменьшение усилий, передаваемых от катков танка на его корпус. Для этого рессора должна иметь «мягкую» характеристику. Чтобы уменьшить амплитуду колебаний и обеспечить быстрое их гашение, на элементах подвесок устанавливаются амортизаторы (демпферы), преобразующие кинетическую энергию колебаний корпуса в тепло с отводом его в атмосферу. Так как усилия от катков передаются на корпус танка и через амортизаторы, то сила их сопротивления при прямом ходе катка, когда он движется к корпусу, должна быть небольшой, а при обратном — возрастающей, препятствуя перемещению корпуса вниз.

Конструкторы стремятся добиться оптимального соотношения между характеристиками рессор и амортизаторов. Трудность создания «мягкой» торсионной рессоры связана с ограничением торсиона по длине (не больше ширины корпуса танка) и углу его закрутки (считают, что возможности повышения прочностных характеристик торсионов в настоящее время практически исчерпаны). Для обеспечения достаточно большого динамического хода катка при движении по неровностям статический угол закрутки торсиона под действием веса танка, воспринимаемого катком, должен составлять примерно треть от полного угла закрутки. Это и определяет жесткость рессоры, которую можно уменьшить лишь за счет увеличения числа опорных катков, что и является одной из причин перехода в ряде стран к 7-опорной схеме ходовой части танков. Еще один недостаток торсионных рессор, по мнению зарубежных специалистов, — их линейная характеристика, не обеспечивающая достаточную энергоемкость подвески.

Возможности дальнейшего совершенствования торсионных подвесок зарубежные специалисты связывают с применением более сложных конструкций рессор. Примером такого решения может служить трубчато-стержневая подвеска танков (см. 4-ю стр. обложки). Она состоит из двух трубчатых торсионов, внутри которых расположен торсионный вал, работающий последовательно с одной из труб. Такая конструкция позволила увеличить общий угол закрутки торсионов и уменьшить их жесткость. Вторая торсионная труба начинает работать после того, как выбрано 80% динамического хода катка от кулачковой муфты на оси балансира, благодаря чему на конечном участке повышаются характеристики жесткости рессоры. Нелинейная характеристика трубчато-стержневой рессоры более благоприятна для обеспечения плавности хода танка. Однако, по мнению зарубежных специалистов, данное решение далеко от совершенства из-за недостаточной энергоемкости трубчатых торсионов.

Определенные надежды возлагаются на применение гидропневматических подвесок (ГПП). Они имеют прогрессивную нелинейную характеристику, близкую к оптимальной, обеспечивающей высокую плавность хода и возможность существенного увеличения динамического хода опорных катков. Упругим элементом таких подвесок является газ в замкнутом объеме, а масло используется для его герметизации и в качестве рабочей жидкости амортизатору При совмещении рессоры и амортизатора в одном корпусе ГПП становится более компактной, при ее наружном расположении освобождается внутренний объем танка, а кроме того, появляется возможность сравнительно легко регулировать его клиренс, управлять характеристиками подвески.

Однако, как сообщалось, в ходе работ выявились серьезные недостатки этих конструкций. Низкая теплорассеивающая способность приводит к нагреванию газа, нежелательному увеличению жесткости рессоры и неконтролируемому изменению клиренса. Весьма трудно обеспечить надежное разделение газа и жидкости, а также герметизацию подвески в целом. Выяснилось к тому же, что система изменения клиренса требует гораздо большего отбора мощности от двигателя, чем предполагалось, а кроме того, с применением этой довольно сложной системы значительно снижается надежность всей системы подрессоривания. Поэтому большинство разработок ГПП, как сообщалось, не вышли за рамки опытных образцов.

В системах подрессоривания зарубежных танков используются, как правило, поршневые телескопические гидроамортизаторы. С увеличением веса основных танков и скоростей их движения значительно возрастают требования к энергоемкости и соответственно к теплорассеивающей способности амортизаторов. Поэтому наметилась тенденция к применению лопастных гидроамортизаторов, имеющих большую площадь контакта с броней корпуса, что обеспечивает лучший теплоотвод. Кроме этого, лопастные гидроамортизаторы по сравнению с телескопическими обладают и лучшими компоновочными свойствами, так как могут устанавливаться соосно с балансиром.

Сила сопротивления гидроамортизаторов пропорциональна квадрату скорости перемещения опорного катка, что предопределяет их высокую энергоемкость и эффективность при движении танка по большим неровностям. Однако, когда неровности малы, перемещения катков незначительны и рессоры практически не работают. В этом случае сопротивление гидроамортизаторов резко увеличивается и на корпус танка передаются интенсивные высокочастотные вибрационные нагрузки. Вибрация влияет на точность работы стабилизатора вооружения, ухудшает условия обитаемости экипажа.

Стремление избавиться от этого недостатка привело зарубежных конструкторов к разработке фрикционных амортизаторов с сопротивлением, пропорциональным ходу катка. Однако, как сообщалось, они из-за малой энергоемкости оказались неэффективными при движении по пересеченной местности. Поэтому пружинные ограничители хода катков в подвеске были заменены так называемыми гидроупорами. По существу, они работают как гидроамортизаторы на последних 140 мм прямого хода катков. За рубежом считают, что по энергоемкости гидроупоры сравнимы с торсионами, причем этот показатель у них почти в 2,5 раза выше, чем у всех фрикционных амортизаторов. Предполагают, что с применением гидроупоров система подрессоривания танка способна обеспечить высокие показатели плавности хода в широком диапазоне скоростей движения.

По мнению зарубежных специалистов, общим серьезным недостатком существующих систем подрессоривания является невозможность обеспечить высокую плавность хода во всем диапазоне реально действующих на корпус танка внешних возмущений. Это связано с тем, что характеристики системы подрессоривания при проектировании выбираются из условия наилучшего демпфирования колебаний в наиболее неблагоприятных резонансных режимах движения. При воздействии же на танк внешних возмущений с другими частотами (до- или зарезонансными) эффективность системы снижается, что приводит к ограничению скоростных возможностей танка, уменьшению эффективности использования вооружения и ухудшению условий работы экипажа.

Одним из перспективных направлений зарубежные специалисты считают создание танковых систем подрессоривания с управляемыми (регулируемыми) характеристиками. Теоретически разработаны два возможных принципа работы таких систем. Один из них базируется на непрерывной локации специальным датчиком (лазерным, радиолокационным или ультразвуковым) профиля пути перед танком. Данные о параметрах неровностей, а также о скорости движения танка и положении его корпуса в пространстве бортовая ЭВМ преобразует в сигналы управления силовыми приводами, которые изменяют характеристики подвесок так, чтобы при наезде опорного катка на неровность возмущения, передаваемые на корпус танка, были минимальными. Для повышения точности стабилизации корпуса в пространстве одновременно может меняться и скорость движения танка. Считают, что такой принцип управления системой подрессоривания может быть реализован на базе гидропневматических рессор.

Для механических систем предлагается более простой вариант управления. Он основан на регистрации отклонений корпуса от заданного положения. По сигналам бортовой аппаратуры мощные силовые приводы подвесок противодействуют этим отклонениям и стабилизируют корпус танка.

Утверждают, что применение управляемых систем подрессоривания позволит практически полностью реализовать скоростные возможности современных танков, значительно упростить и повысить точность стабилизаторов вооружения, улучшить условия работы экипажа. Однако создание таких систем связано со значительным их усложнением. Необходимо решить ряд проблем, связанных с обеспечением надежности элементов и системы в целом, ее быстродействия, экономичности и эффективности. Кроме того, для функционирования этих систем требуются дополнительные затраты мощности, которые, по мнению зарубежных специалистов, могут составить 10—15% от мощности двигателя.

Маневренность и проходимость танка, особенно на заболоченных, песчаных и других грунтах со слабой несущей поверхностью, непосредственно зависит от совершенства гусеничного движителя. Его элементы подвержены наибольшим, по сравнению с другими агрегатами танка, нагрузкам и непосредственно взаимодействуют с абразивной и агрессивной средами. В связи с этим при его разработке или модернизации существенно возрастают объем и трудоемкость теоретических исследований, результат которых прогнозировать весьма сложно. Поэтому работы по улучшению долговечности, надежности, противоминной стойкости и других характеристик отдельных элементов движителя проводятся, как правило, на натурных образцах в ходе их испытаний.

Задача обеспечения высокой долговечности гусеничного движителя, определяемой ресурсом гусениц, решается в первую очередь за счет применения в их конструкции резинометаллических шарниров. Однако, как сообщалось, в настоящее время у зарубежных специалистов нет единого мнения и однозначных решений по конструкциям этих шарниров. Отмечают серьезные неудачи при создании новых гусениц.

Для улучшения сцепления гусениц с грунтом планируют применять сменные резиновые подушки и дополнительные металлические грунтозацепы. Чтобы уменьшить вибрацию, передаваемую на корпус танка, совершенствуется конструкция беговой дорожки гусеницы. Кроме того, ведутся работы по исследованию вариантов расстановки опорных катков в зависимости от шага траков, предлагается упругое соединение бортовых редукторов, механизмов натяжения гусениц и поддерживающих катков с корпусом танка, что, по мнению зарубежных специалистов, позволит снизить уровень вибрации на 30—70%.

Уменьшить массу и нагруженность гусениц пытаются за счет применения новых материалов. В частности, возлагают надежды на композитные материалы и пластмассы. Однако отмечают, что дефицит подобных материалов не позволяет надеяться на ощутимые успехи в ближайшем будущем.

Другим возможным решением считают применение в гусеничных движителях различных компенсирующих устройств, а в перспективе и систем автоматического регулирования натяжения гусениц. Однако это связано с усложнением конструкции ходовой части, увеличением массы и объема, ее удорожанием.

Полковник А. ТЕЛЬМИНОВ, кандидат технических наук;
полковник А. ЗАГУДАЕВ, кандидат технических наук