ГЛАВНАЯ НА ВООРУЖЕНИИ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ
РАЗРАБОТКИ
ОГНЕВАЯ МОЩЬ
ЗАЩИТА ПОДВИЖНОСТЬ 

ЭКСКЛЮЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ  БИБЛИОТЕКА ФОТООБЗОРЫ
 
 




АКТУАЛЬНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ СИСТЕМЫ ПОДРЕССОРИВАНИЯ ТАНКА

A.B. Глинчиков, П.К. Марецкий, С.В. Рождественский, A.B. Доброхотов

(ОАО «ВНИИТрансмаш», ОАО «УКБТМ»)

14-я Всероссийская научно-практическая конференция "Актуальные проблемы защиты и безопасности". Том 3. "Бронетанковая техника и вооружение".

 

 

В настоящее время в наиболее передовых танкопроизводящих странах стоят на вооруже­нии танки третьего послевоенного поколения, имеющие различные типы систем подрессоривания. Так, во Франции и Великобритании были созданы соответственно танки «Леклерк» и «Челленджер» с гидропневматической подвеской (ГПП), а в США и ФРГ на танках М-1 «Абрамс» и «Леопард-2» применены торсионные подвески с различного типа амортизаторами.

В отечественном танкостроении традиционно основное внимание уделялось совершенствованию торсионных подвесок, наилучшим образом отвечающих, по мнению разработчи­ков, требованиям компоновки ходовой части и танка в целом. К тому же проведенными в большом объеме исследованиями по созданию и отработке ГПП на примере серийных машин (БМД-1, БМД-3, «Тунгуска»), а также ходовых макетов и опытных образцов было выявлено, что ГПП в качестве танковой подвески практически не дает существенных преимуществ ма­шине, усложняет систему подрессоривания, снижает ее надежность и значительно повышает стоимость изготовления ВГМ.

Ходовая часть танка Т-72 создавалась ОАО «УКБТМ» путем эволюционного совершенствования деталей, узлов и сборочных единиц ходовых частей семейства танков Т-54...Т-62 с учетом преемственности и технологических возможностей существующего производственно­го оборудования ОАО «Уралвагонзавод».

Ходовая часть танка Т-80 с новой подвеской и мощным телескопическим амортизатором была разработана ОАО «Спецмаш» под технологические возможности вновь созданной производственной базы.

На рис. 1 представлены обобщенные результаты войсковых испытаний этих танков, проведенных в период 70...80 гг. имеющих также различные моторно-трансмиссионные установки, но показавших практически одинаковые средние скорости во всех наиболее вероятных условиях движения в различных тактических ситуациях.

 

Зависимость километрового расхода топлива 
и средних скоростей движения по различным трассам

Рис. 1. Зависимость километрового расхода топлива

и средних скоростей движения по различным трассам:

1 - бетонная; 2 - зимняя полевая в Забайкалье;

3 - СГД; 4 - маршевая в Европейской части СССР; 5 - маршевая на Дальнем Востоке;

6 - учебная на Дальнем Востоке (упражнение 5); 7 - горная маршевая; 8 - ротнотактических учений; 9 - стрельбовая. Заштрихованная область соответствует сухим грунтовым дорогам (СГД). Кривая I - соответствует поршневым двигателям. Значения, имеющие знак /, принадлежат 4-х тактному дизелю, без знака / - 2-х тактному дизелю.

Кривая II - соответствует газотурбинному двигателю

 

 

Из рисунка видно, что танки с поршневыми двигателями (Т-72) и танки с газотурбинным двигателем (Т-80) двигаются в мар­шевом режиме по сухим грунтовым дорогам (СГД) со скоростями 45...55 км/ч, в то же время на стрельбовой трассе, имитирующей условия боя, перемещаются со скоростями не более 8 км/ч .

Это говорит о том, что существующие ходовые части, основанные на различных конструктивных подходах к обеспечению требуемых параметров плавности хода и средних скорос­тей движения танков по различным грунтовым дорогам, обеспечив движение в транспорт­ном режиме со скоростями 40...45 км/ч, не позволяют обеспечить условия для эффективной стрельбы с ходу в боевом режиме при скоростях выше 8...10 км/ч. При этом возможности для их дальнейшей модернизации практически исчерпаны. Аналогичная ситуация сложилась в танкостроении и на Западе.

В советское время проектные и инженерно-исследовательские организации помимо поддержания в течение жизненного цикла на требуемом уровне параметров и характеристик серийных танков осуществляли также и работы по поиску путей дальнейшего совершенствования ходовой части.

Так, предприятия ОАО «УКБТМ» и ОАО «Спецмаш» совместно с ОАО «ВНИИТрансмаш» спроектировали, изготовили и испытали ходовые макеты танков массой 45 и 46 тонн (соответственно макет № 1 и макет № 2).

Макет № 1 был создан на базе сборочных единиц и деталей изделия 172-ЗМ. За счет использования балансира радиусом 420 мм и торсионного вала с рабочим напряжением 14800 кг/см2 получены полные хода опорных катков в диапазоне 450. ..501 мм.

Макет № 2 отличался от серийного танка Т-80 тем, что на 2...5 подвесках были уста­новлены торсионные валы диаметрами 41,5 мм и напряжением 16000 кг/см2 вместо вала ди­аметра 53 мм с напряжением 12200 кг/см2, что обеспечило получение полных ходов опорных катков на 2.. .5 подвесках равных 490 вместо 386 мм .

ОАО «УКБТМ» также разработало ходовой макет № 3 с семиопорной ходовой частью, в которой за счет применения балансира радиусом 350 мм и торсионного вала напряжением 14800 кг/см2 были получены полные хода опорных катков в пределах 480 мм .

Основные параметры систем подрессоривания современных танков с торсионной под­веской и вышеназванных макетов приведены в таблице.

На рис. 2 и 3 приведены гистограммы распределения жесткостей подвесок, а также статичес­ких и динамических ходов опорных катков в зависимости от их расположения вдоль борта машины.

 

Таблица

Параметры системы подрессоривания современного танка

 

Изделие

Т-80

Т-90

М-1

«Абрамс»

Леопард

2

Макет № 1

Макет

№2

Макет

№3

Высота гусеничного обвода, мм

1202

1253

1300

1270

1273

1193

1282,5

Жесткость в статике первой подвески, кН/м

240

330

200

202

165

240

241,7

Средняя жесткость в статике подвесок по борту, кН/м

232

275

200

210

165

112

232

Сила

сопротивления амортизатора, кН при V=1 м/с

80

25

-

30

60

80

40

 

Гистограмма распределения жесткостей подвесок вдоль борта макетов при статическом положении опорных катков

Рис. 2. Гистограмма распределения жесткостей подвесок вдоль борта макетов при статическом положении опорных катков

 

Рис. 3. Гистограмма распределения динамических и статических ходов опорных катков в зависимости от расположения опорных катков вдоль борта машины:

Рис. 3. Гистограмма распределения динамических и статических ходов опорных катков в зависимости от расположения опорных катков вдоль борта машины:

1 * - статический ход подвески 78 мм , но ограничен наличием телескопического гидроамортизатора до 55 мм ; 2* - статический ход подвески 131 мм ограничен гидроамортизатором до 74 мм ;

3* - статический ход 152,9 мм из-за гидроамортизатора ограничен до 94 мм

 

Испытания макетов 1 и 3, имеющих практически одинаковые величины статических и динамических ходов опорных катков, но жесткость подвесок которых отличалась почти в 1,5 раза, показали, что машины уверенно преодолевают стандартные неровности высотой 200 мм с максимальными вертикальными ускорениями на месте водителя, не превышающими 30 м/с2 во всем диапазоне рабочих скоростей. При этом при движении по грунтовых трассах не наблюдалась потеря устойчивости гусениц под опорными катками и на ведущем колесе.

Эти испытания также показали, что дальнейшее использование этого, применявшегося в течение последних 50 лет традиционного способа совершенствования системы подрессоривания путем повышения напряжений в торсионе с одновременным увеличением радиуса балан­сира, позволяющего существенно увеличить полные хода подвесок, но приводящего как к увели­чению высоты гусеничного обвода, так и длины корпуса машины, весьма проблематично [1].

В связи с этим, на макете № 2 был проверен способ совершенствования системы подрессоривания за счет изменения жесткости подвесок вдоль борта машины при одновременном увеличении статических ходов средних подвесок, с применением торсионов с увеличенными рабочими напряжениями.

Сравнительные испытания макета № 2 и серийного танка Т-80 показали, что при одной и той же ходовой части только за счет рационального распределения жесткостей подвесок вдоль борта машины и увеличения статических ходов средних подвесок можно существенно улучшить характеристики плавности хода танка. Так, при уменьшении в 5 раз жесткости с одновременным увеличением статических ходов в 4,5 раза средних подвесок по отношению к крайним, макет уверенно преодолел 170 мм стандартные неровности с максимальными ускорениями 30 м/с2, а танк Т-80 преодолевал только 150 мм . При этом устойчивость гусеницы на ведущем колесе при испытаниях на специальном грунтовом участке сохранялась на уровне серийной машины. Про­верка устойчивости гусеницы под опорным катком показала, что танк Т-80 смог обеспечить устойчивость гусеницы до высоты сегментной неровности 300 мм , а макет до 350 мм .

На этом же макете были проведены испытания по оценке влияния дополнительных амортизаторов трения на средние скорости движения и плавность хода машины, для чего подшипниковые узлы балансиров средних подвесок были выполнены в виде втулочных фрикционных амортизаторов. Такое мероприятие обеспечило машине уверенное прохождение 200 мм стандартных неровностей с ускорениями на месте механика-водителя, не превышающих 29,5 м/с2, при увеличении коэффициента затухания угловых колебаний корпуса на 38%.

На рис. 4 представлены скоростные характеристики танков Т-80 с серийной подвеской и двумя эксперементальными системами подрессоривания.

Обозначим термином «дифференцированная жесткость подвесок» такое конструктив­ное исполнение системы подрессоривания танка, при котором средние по отношению к крайним подвески имеют существенно отличные значения статических ходов опорных катков и статическую жесткость.

Как видно из рисунка, система подрессоривания с дифференцированной по борту ма­шины жесткостью подвесок и дополнительным демпфированием в виде втулочных фрикци­онных амортизаторов позволяет увеличить скорость движения танка до 20%. Однако, напря­мую использовать вышеназванные мероприятия непосредственно для модернизации систе­мы подрессоривания танка Т-80 не представляется возможным вследствие возникающих при существующей схеме ходовой части соударений между собой 3, 4 и 5 опорных катков, а так же необходимости отработки фрикционных элементов.

Однако повышение скоростных возможностей в маршевых режимах не обеспечили танку требуемых скоростей движения на стрельбовых трассах.

Это объясняется тем, что принятые критерии плавности хода оценивают качество подрессоривания только степенью влияния на показатели подвижности и не отражают его с точ­ки зрения обеспечения условий для эффективной стрельбы с ходу.

 

Зависимость скорости движения танка Т-80 с различными системами подрессоривания от статистического параметрами неровностей

Рис. 4. Зависимость скорости движения танка Т-80 с различными системами подрессоривания от статистического параметрами неровностей:

1 - система подрессоривания с дифференцированной жесткостью; 2 - система подрессоривания с дифференцированной жесткостью и втулочными фрикционными амортизаторами; 3 - серийная система подрессоривания

 

Это потребовало разработки нового подхода к проектированию системы подрессоривания танка и создания новых оценочных показателей и критериев качества подрессоривания.

В обеспечение чего в ОАО «ВНИИТМ» на базе макета № 1 была создана и всесторонне испытана активная система подрессоривания. В ходе этой работы были сформулированы единые для транспортного и боевого режимов танка критерии и показатели системы подрессоривания [2].

Они состоят в следующем; ходовая часть танка в дополнение к требованиям к отраслевому стандарту должна обеспечивать уровень вертикальных низкочастотных ускорений на месте наводчика не более 4 м/с2.

При этом система подрессоривания не должна накладывать ограничения на работу комплекса стабилизатора танкового вооружения по максимальной угловой скорости, отрабатыва­емой исполнительным приводом, и стабилизированное положение пушки при движении танка.

Разработанный подход позволяет выполнить синтез системы подрессоривания танка в обеспечение требуемых критериев.

Методология синтеза системы подрессоривания включает;

-                   формирование расчетных моделей грунтовых дорог и трасс с различными характеристиками микропрофиля;

-                   выбор характеристик стационарной системы подрессоривания, позволяющих обеспечить отсутствие ограничений по плавности хода;

-                   разработку технических решений в обеспечение синтеза стационарного и активно управляемого подрессориванияыбор характеристик исполнительных элементов системы и законов активного управления, обеспечивающих требуемую плавность хода в боевом режиме.

Проведенные по этой методике результаты расчетов для танка весом 46 тонн, подтвер­жденные ходовыми испытаниями, приведены на рис. 5.

Из приведенных зависимостей следует, что в диапазоне интенсивности дорожного воздействия, соответствующем представительным трассам стрельбы, синтез активного и стационарного подрессоривания обеспечивает практически равные скоростные возможности танка в боевом и транспортном режимах. Это свидетельствует о том, что качество подрессоривания не ограничивает скоростные возможности танка по условиям обеспечения стабилизирован­ного положения пушки при стрельбе с ходу.

Сравнение полученных зависимостей показывает, что отсутствие ограничений по плав­ности хода в боевом режиме позволяет в 2...3 раза повысить максимально возможные скоро­сти танка при стрельбе с ходу.

 

 

Максимально возможные по плавности хода скорости движения танка

Рис. 5. Максимально возможные по плавности хода скорости движения танка:

1, 2 - в транспортном и боевом режиме_соответственно; 3, 4 - в боевом режиме с учетом перегрузок на месте наводчика ( ) при расположении наводчика в центре тяжести и впереди рядом с водителем соответственно

 

Проведенные испытания показали, что торсионная система подрессоривания, в которой гидравлический агрегат совмещает в себе функции амортизатора и моментного гидроцилиндра, являющегося исполнительным механизмом активной системы управления подвесками, может быть рекомендована для перспективного танка, ведущего бой на скоростях 30...35 км/ч, и тем самым опровергают сомнения некоторых авторов в том, что танки имеют будущее [3].

 

Выводы

На сегодняшний день актуальными направлениями развития системы подрессо­ривания танка являются отработка и внедрение конструктивных решений, позволяющих обес­печить в принятом облике ходовой части танка требуемые скорости в транспортном режиме, и разработка технических решений, позволяющих ограничить в заданных пределах колебания корпуса с целью повышения скоростных возможностей танка в боевом режиме и эффективности стрельбы с ходу.

Это может быть достигнуто за счет синтеза стационарного и активно управляемого подрессоривания.


 

Литература

  1. A.B. Балахонцев, A.B. Блинчиков, Ю.А. Перевозчиков, С.В. Рождественский. «Ана­лиз ограничивающих факторов при модернизации ходовой части основного танка». РАРАН. Актуальные проблемы защиты и безопастности: Труды одиннадцатой Всероссийской научно- практической конференции. Бронетанковая техника и вооружение. НПО Специальные мате­риалы. - СПб. 2008. Т. 3. - С. 178-182.
  2. П.К. Марецкий, В.М. Попов, С.В. Рождественский. «Оценка качества подрессорива­ния танка в транспортном и боевом режимах». РАРАН Актуальные проблемы защиты и безо­пасности: Труды одиннадцатой Всероссийской научно-технической конференции. Бронетан­ковая техника и вооружение. НПО Специальных материалов. - СПб. 2008. Т. 3. - С. 231-236.
  3. Лосик О., Брилев О. «Имеют ли танки будущее». Техника и вооружение. № 12. 2005.
 





 



ГЛАВНАЯ НА ВООРУЖЕНИИ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ
РАЗРАБОТКИ
ОГНЕВАЯ МОЩЬ
ЗАЩИТА ПОДВИЖНОСТЬ 

ЭКСКЛЮЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ  БИБЛИОТЕКА ФОТООБЗОРЫ