ГЛАВНАЯ НА ВООРУЖЕНИИ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ
РАЗРАБОТКИ
ОГНЕВАЯ МОЩЬ
ЗАЩИТА ПОДВИЖНОСТЬ 

ЭКСКЛЮЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ  БИБЛИОТЕКА ФОТООБЗОРЫ
 


 

Применении бесшарнирных ленточных гусениц для танков и самоходных артиллерийских установок

Канд. техн, наук А. С. Развалов и инж. Г. И. Калюжный

Вестник бронетанковой техники. 1961. №3.

 

Металлические гусеницы танков наряду с поло­жительными качествами обладают и существенны­ми недостатками.

Основными из них являются:

сравнительно большой вес гусениц (до 10% от общего веса машины);

небольшой срок службы в результате износа шарниров (для легких отечественных танков при эксплуатации их на песчаных грунтах 1500— 2000 км);

значительные потери мощности, прогрессивно возрастающие с увеличением скорости движения

Указанные недостатки заставляют искать новые решения с целью создания гусениц более легких, износостойких и в то же время обеспечивающих машинам хорошую маневренность.

Одним из направлений в решении этой задачи является замена металлической цепи гибкой лен­той. Бесконечные гибкие ленты из прорезиненной ткани, а также армированные тросами, известны давно и нашли применение на автомобилях, на тан­ках и в авиации.

Настоящая статья имеет целью выявление ос­новных направлений работ как отечественных, так и зарубежных, по созданию и усовершенствованию бесконечных гусеничных лент для танков и само­ходных артиллерийских установок.

Первые попытки применить ленточную гусеницу для танка были предприняты во Франции после первой мировой войны. На легкий танк Рено были установлены резино-тканевые ленты Кегресс, имев­шие с наружной стороны грунтозацепы, а с внут­ренней— клиновые выступы. Перематывание лен­ты осуществлялось путем заклинивания выступов ленты в желобе ведущего колеса подобно клиново­му ремню.

Конструкция ленты, как показал опыт эксплуа­тации, имела существенные недостатки: на тяжелых участках пути лента вытягивалась и проскальзы­вала по ведущему колесу. Износостойкость лент по наружной поверхности также оказалася невысокой; при движении на твердых каменистых грунтах с большой скоростью наблюдались случаи выхода ленты из строя по износу после 200-300 км про­бега. Ввиду недостаточной поперечной жесткости лента неудовлетворительно работала на поворотах и часто сбрасывалась.

В дальнейшем лента была усовершенствована. Сцепление с ведущим колесом было осуществлено посредством зацепления его зубьев со специальны­ми выступами, ленты. Для придания ленте большей поперечной жесткости и для увеличения ее сцепле­ния с грунтом с наружной стороны ленты были укреплены поперечные стальные накладки с рези­новыми башмаками. Башмаки способствовали уменьшению шума при движении машины по доро­гам с твердым покрытием, предохраняли накладки от разрушения и сохраняли покров пути.

Однако и этой конструкции были присущи такие недостатки как вытягивание и малая поперечная жесткость. Это приводило к нарушению работы зацепления и к сбрасыванию гусеницы на пово­ротах.

Попытки упрочнить ленточные гусеницы приве­ли к значительному увеличению их веса. Гусеницы получились настолько тяжелыми, что новейшие цельнометаллические гусеницы оказались легче и дешевле. Поэтому область применения ленточных гусениц до настоящего времени ограничивалась полугусеничными автомобилями и вездеходами, где большой радиус поворота и небольшая длина опор­ной поверхности гусениц облегчают условия работы ленты и тем самым увеличивают ее долговечность.

Применение ленточных гусениц на вездеходах вызвано стремлением обеспечить развитую опорную поверхность при небольшом весе гусениц. В каче­стве примеров отработанных конструкций таких гу­сениц могут служить гусеницы трактора «Бомбар­дир» (Канада; вес машины с грузом на платфор­ме — 3500 кг, среднее удельное давление на грунт — 0,11 кг/см2) и вездехода «Ласка» (США; вес ма­шины 2100 кг, среднее удельное давление — 0,114 кг/см2).

В практике отечественного автомобилестроения резино-тканевые ленты нашли применение для полугусеничного автомобиля-воздехода ЗИС-42 (вес с грузом 7,5 т, максимальная скорость по шоссе — 40 км/час).

Сердечник ленты автомобиля ЗИС-42 представ­лял собой слойную конструкцию из хлопчатобумаж­ной ткани бельтинг, которая позже была заменена кордом. Ходимость лент по дорогам достигала 6000 км.

Основным недостатком лент с сердечником из хлопчатобумажной ткани является их сильное вы­тягивание и значительная продольная жесткость, что приводит к увеличению потерь на перематыва­ние и, следовательно, к дополнительной затрате мощности.

В результате развития химической промышлен­ности в последнее время были получены новые ис­кусственные материалы, обладающие высокой проч­ностью, такие как капрон (перлон) и нейлон. На базе этих новых материалов в Германской Демо­кратической Республике на тракторном заводе в г. Шёнебек в 1955 году были изготовлены и испыта­ны перлоно-резиновые гусеницы для сельскохозяй­ственных тракторов весом 5 т (фиг. 1).

 

Фиг. 1. Трактор KS-16 на перлоно-резиновых гусеничных лентах

 

Сердечник ленты этой гусеницы состоит из 8 слоев перлоновой ткани. На внутренней стороне лент навулканизированы гребни, которые служат для зацепления с ведущим колесом и одновременно являются направляющими стальных опорных кат­ков. Наружный профиль ленты образован грунто­зацепами высотой 40 мм.

В результате замены металлических гусениц резиновыми лентами было достигнуто значительное снижение веса трактора, так как вес ленты оказал­ся в 4-5 раз меньше соответствующей металличе­ской гусеницы. Испытания лент производились в различных дорожных условиях: на шоссе, на паш­не и на песчаном грунте. Гусеницы обеспечивали коэффициент сцепления в пределах 0,7-0,8 на су­хом грунте и 0,3-0,5 на влажном.

Сопротивление движению трактора на лентах оказалось меньше, чем сопротивление движению трактора на стальных гусеницах. Так, например, при движении по песку сопротивление движению трактора на лентах было меньше на 22%.

В то же время испытания выявили отдельные недостатки перлоно-резиновых лент. Отмечалось, что при движении трактора по ухабистой дороге происходило сильное раскачивание лент в горизон­тальной плоскости. Нельзя признать удовлетвори­тельной и износостойкость перлоно-резиновых лент в настоящее время, хотя отдельные образцы лент прошли без разрушения 3500 км.

 

Фиг. 2. Резино-тросовая ленточная гусеница фирмы Гудрич (США)

 

Наблюдались случаи прорезания сердечника ленты металлическим ободом катка, отрыв грунто­зацепов, повреждение гребней.

Меньшее, вытягивание и большую прочность имеют ленты, армированные стальными тросами. Гусеничная лента такой конструкции для быстро­ходного танка и бронетранспортера была разрабо­тана фирмой Гудрич в США (фиг. 2). В каркас ленты уложены латунированные стальные тросы в виде спирали или набранные бесконечными кольца­ми и соединяемые специальным замком. Для прида­ния гусенице необходимой поперечной жесткости в резиновый массив завулканизированы металличе­ские накладки, выступы которых служат для зацеп­ления с ведущим колесом.

Направление ленты обеспечивается двухлепест­ковыми гребнями, расположенными в средней части гусеницы и прикрепленными к ведущим накладкам. Лепестки гребней перекрывают друг друга и увеличивают таким образом поперечную жесткость гусе­ницы. Сцепление ленты с грунтом обеспечивается с помощью рифлений, выполненных на наружной поверхности ленты.

По сообщениям иностранной печати в настоящее время ленточные гусеницы изготавливаются для некоторых американских легких танков, самоход­ных артиллерийских установок и других боевых машин, предназначенных, в основном, для авиаде­сантных войск. Такими гусеницами снабжен, напри­мер, американский легкий танк Т-92 весом 17 т (фиг. 3). Танк Т-92 имеет переднее расположение ведущих колес и несущие ленивцы. При таком построении ходовой части несколько уменьшается вероятность сбрасывания гусеницы при повороте машины, что особенно важно для ленточной гусе­ницы. Резино-тросовые гусеничные ленты имеет и самоходная авиадесантная артиллерийская уста­новка М-56 (фиг. 4), принятая на вооружение в 1955 году (вес машины 7,2 т; максимальная ско­рость — 48 км/час). Гусеница установки М-56 со­стоит из двух лент из прорезиненной кордной тка­ни, армированных стальными штампованными по­перечинами. Ширина гусеницы 510 мм, что обеспе­чивает давление на грунт в пределах 0,315 кг/см2. Опорные катки смонтированы на пневматических бескамерных самозаклеивающихся шинах разме­ром 7,5—12".

 

Фиг. 3. Американский легкий танк Т-92

 

На том же шасси выпускается и 12,7-лш счетве­ренная зенитная артиллерийская установка и дру­гие машины.

 

Фиг. 4. Самоходная артиллерийская установка М-56

 

Аналогичную конструкцию гусениц имеет и 106-лси шестиствольная самоходная установка М-50 «Онтос» (фиг. 5). Вес машины 7,7 т; максимальная скорость по шоссе 64 км/час. Гусеница установки М-50 состоит из пяти отдельных секций (фиг. 6). Каждая секция образуется двумя резиновыми лен­тами, соединенными стальными поперечинами.

Крепление поперечин к лентам осуществляется бол­тами. На поперечинах имеются по три направляю­щих гребня. Средняя часть поперечины является цевкой.

 

Фиг. 5. Самоходная артиллерийская установка М-50


 

Фиг. 6. Секция ленточной гусеницы М-50:

1 — шестигранная самостогюрящаяся гайка; 2— соединитель­ная пластина для секций гусеницы; 3—короткая усилительная пластина; 4 — наружный гребень; 5 — лента; 6 — зажимная пластина; 7 — втулка длинная; 8— длинная усилительная пла­стина; 9 и 10 — болт 5/16"×1 5/16"; 11— шайба пружинная 5/16""; 12 — поперечина


 

Гусеница работает с обрезиненными двухбан­дажными опорными катками. Верхняя ветвь гусе­ницы располагается на четырех резиновых башма­ках, прикрепленных к борту машины. Для ограни­чения вертикальных колебаний верхней ветви гусеницы, что имеет место при движении по неров­ной дороге, под крыльями машины установлены деревянные планки.

Как следует из приведенных данных, на амери­канских легких танках и САУ нашли применение, в основном, два типа ленточных гусениц; с армату­рой (поперечинами), завулканизированной в массив ленты, и с арматурой, закрепленной на ленте бол­тами.

Недостатком последней конструкции, на наш взгляд, является наличие большого числа крепеж­ных деталей (болтов, гаек, шайб), что в эксплуатации может привести к известным затруднениям. Гусеницы с арматурой, завулканизированной в мас­сив резины, прочнее, но обладают большим весом.

С целью проверки эксплуатационных качеств ленточных гусениц применительно к легким бронеобъектам во ВНИИ-100 были проведены ходовые испытания стендового образца экспериментальной ленточной гусеницы плавающего танка ПТ-76, изго­товленного на базе транспортерной ленты КРУ-350. Для обеспечения более надежной работы зацепле­ния ходовая часть танка подверглась некоторой пе­ределке. В частности, под верхней ветвью ленты были установлены по два поддерживающих катка с каждого борта.

Экспериментальная ленточная гусеница (фиг. 7) состоит из отдельных секций.

 

Фиг. 7. Экспериментальная ленточная гусеница для плавающего танка ПТ-76


 

Каждая секция пред­ставляет собой три армированные тросами резино­вые полосы, вырезанные из ленты КРУ-350 и соеди­ненные поперечинами — плицами, прикрепленными к лентам заклепками. Поперечина — плица обра­зуется двумя планками: верхней — с приваренными двумя направляющими гребнями и нижней — с отогнутыми краями, образующими грунтозацепы. Зацепление ленты с ведущим колесом — цевочное. Цевки выполнены путем отгибания выступов верх­них планок и для повышения износостойкости в зо­не контакта с зубом колеса наплавлены твердым сплавом. Основные размеры гусеницы приведены на фиг. 7. Вес гусеницы — 450 кг. Для сравнения укажем, что вес серийной гусеницы составляет 485-500 кг.

Сравнительно большой вес гусениц объясняется использованием транспортерной ленты с плотным тросовым наполнением и установкой плиц сварной конструкции вместо штампованных.

При испытании машины с вывешенными опор­ными катками было установлено, что момент, потребный для перематывания ленточных гусениц, практически не изменялся от скорости вращения ведущих колес. В то же время момент, необходи­мый для перематывания серийных гусениц с откры­тыми шарнирами, с увеличением скорости прогрес­сивно возрастает. Разница в затрате мощности на перематывание ленточных и металлических гусениц при скорости 80 км/час составила около 90 л. с.

Ходовые испытания гусениц показали их удов­летворительные эксплуатационные качества. Маши­на нормально разворачивалась при движении как передним, так и задним ходом, преодолевала подъ­ем и препятствия. Наиболее слабым местом оказа­лись соединительные элементы секций гусениц, кон­струкция которых в настоящее время дорабаты­вается.

Рассмотрим основные материалы, применяемые для ленточных гусениц, и особенности изготовле­ния ленточных гусениц.

Основным элементом такой гусеницы является ее несущая основа — лента. Лента должна обла­дать высокой прочностью при малом весе и харак­теризоваться небольшим упругим и остаточным удлинением.

На фиг. 8 представлена зависимость относитель­ного удлинения от растягивающего усилия для раз­личных типов гусеничных лент. Как следует из гра­фика, наименьшее удлинение имеет резино-тросовая гусеница, наибольшее — гусеничная лента с сердеч­ником из хлопчатобумажной ткани. Для сравнения приведена характеристика металлической гусеницы.

 

Фиг. 8. Упругие характеристики гусениц различных типов:

1 — стальная траковая гусеница; 2 — ленточная гусеница с основой из стальных тросов; 3 — лен­точная гусеница с основой из перлоновой ткани; 4 — ленточная гусеница с основой из хлопчато­бумажной ткани

 

Сопоставляя эти данные, становится ясным, что именно по этой причине наибольшее распростране­ние получили ленты резино-тросовые. Диаметр тросов в выполненных констукциях находится в пределах от 2,5 до 6,0 мм; расстояние между тро­сами — от 2 до 12 мм. Для изготовления лент при­меняется как натуральный, так и синтетический каучук, обеспечивающий надежное сцепление с тро­сом. Толщина лент колеблется от 12 до 20 мм. Дальнейшее увеличение толщины ленты нежела­тельно, так как это приводит к возрастанию потерь при перематывании гусениц.

Одним из недостатков лент с обрезиненным тро­совым сердечником является прорезание резины тросами, что определяется величиной максимально­го давления тросов на резину. Эта величина может быть определена по формуле

 

Pmax=4Q/α R·d sin α/2,

где Q — растягивающая сила, приходящаяся на один трос, кг;

d — диаметр троса, см;

R— радиус изгиба ленты, см;

а — угол охвата, радианы.

 

По данным Курского завода РТИ наибольшее давление троса на резину не должно превышать 30 кг/см2.

Другим параметром, характеризующим проч­ность резино-тросовых лент, является надежность крепления троса к резине. Прочность связи троса с резиной контролируется испытанием на выдергива­ние и должна быть не менее 40 кг на 1 см длины троса.

Изготовление лент может производиться непре­рывным методом (длина ленты до 200-300 м), а также небольшими отдельными отрезками, по раз­меру соответствующих длине одной секции. По первому методу на Курском завода РТИ изготав­ливаются, например, транспортные ленты КРУ-350, которые использованы в опытных конструкциях ВНИИ-100.

Изготовление ленты производится следующим образом. Стальные тросы сматываются с барабана, обезжириваются и последовательно обкладываются сырой нейритовой резиной, хлопчатобумажной тканью бельтинг № 820 и обкладочной сырой рези­ной из натурального каучука. При ширине ленты 1200 мм в один ряд укладывается 128 тросов. Вул­канизация ленты производится по участкам длиной 6 м, что соответствует размеру стола вулканиза­ционного пресса.

Одним из основных требований к резино-тросо­вой ленте является обеспечение прочности заделки концов тросов в соединительных деталях.

При заделке концов тросов стопорными конуса­ми с последующей заливкой припоем ПОС-30, как это выполнено в опытных конструкциях ВНИИ-100, удалось добиться прочности крепления тросов в за­делке, составляющей 30-40% прочности ленты. Соединение же плиц заклепками (с предваритель­ным обжатием ленты) обеспечивает прочность крепления их к тросам в пределах 15-20% от раз­рывного усилия ленты.

С целью повышения прочности на стыках секций лент и в местах крепления плиц следует рекомендо­вать изготовление секций лент в специальных пресс- формах с предварительной укладкой троса «змей­кой» или кольцами.

Изготовление бесконечных резино-тросовых гу­сеничных лент без стыков для сельскохозяйствен­ных тракторов организовано в опытном порядке на заводе Шенебек в ГДР. Стальной трос большой длины наматывается на два барабана и обклады­вается прослоенной резиной и заготовками гребней и грунтозацепов. Затем барабаны раздвигаются и тем самым создается предварительное натяжение троса в 6000 кг.

Вулканизация ленты также произ­водится по участкам. Очередной участок ленты по­дается под пресс путем перематывания ленты на барабанах. Для повышения прочности связи тросов с резиной последние непосредственно перед уклад­ кой обрабатываются раствором каучука с пирогал­лолом в метаноле.

Следует отметить, что на стыках участков вулка­низации возникало большое число дефектов. Для устранения этого в последнее время в ГДР изготов­лен крупногабаритный специальный пресс, на кото­ром производится вулканизация гусеницы целиком.

Помимо указанных способов производства в за­висимости от конструкции и размеров арматуры возможно также изготовление лент отдельными звеньями, соответствующими по длине шаговому размеру гусеницы.

В качестве несущей основы ленты могут быть использованы также и ткани из синтетических во­локон. Одним из таких материалов является перлон. Перлон — это полиамид, устойчивый против дей­ствия щелочей и обладающий большим биологиче­ским сопротивлением. Температура плавления пер­лона 250-260°С. Удельный вес —1,14 г/см3. К не­достаткам перлона следует отнести: разрушение волокон под действием кислот и выхлопных газов и набухание при погружении в масло. Это вынуждает покрывать перлоновый сердечник гусеницы защит­ным слоем резины.

Для основы ткани сердечника для гусеницы трактора в ГДР применялась, например, кордовая нить, скрученная из 15 перлоновых нитей №34, при этом на каждый, дециметр ширины ткани приходи­лось по 73 нити. Утком являлась нить № 30,3×5×3. Прочность ткани на разрыв составляла 152 кг/см при удлинении на 30-40%; модуль упругости осно­вы – 8500 кг/см2. Для лучшего соединения загото­вок клыков и грунтозацепов с основой последняя перед вулканизацией пропитывалась клеем из латекса, казеина и пирогаллола. Прочность связи пер­лоновой основы с резиной, полученная таким спо­собом, достигала 16-25 кг/см2.

В опытных работах ВНИИ-100 и Ленинградско­го текстильного института в качестве материала основы использовался вытянутый «рыбный» капрон № 34,5 по ТУ 1629-53 и стеклянная авиационная нить № 3,5±0,5 ПСА ТУ 1587-52. Наиболее удов­летворительные результаты были получены на ком­бинированных сердечниках, состоящих в централь­ной части из стеклянных, а на периферии — из кап­роновых волокон. Модуль упругости такого сердеч­ника — 24000 кг/см2; временное сопротивление при растяжении — 800 кг/см2.

 

Выводы

1. Применение ленточных гусениц взамен метал­лических дает следующие преимущества:

а) уменьшение потерь на перематывание гусе­ниц, что приобретает особое значение для скорост­ных машин;

б) снижение веса машин за счет уменьшения веса гусениц, при этом уменьшение веса гусеницы как инерционной массы способствует повышению приемистости машины; наибольшая экономия веса может быть получена для машин высокой проходи­мости, имеющих гусеницы большой ширины;

в) уменьшение неравномерности движения вви­ду упругости ленты и незначительной ширины плиц (поперечин) гусеницы, что обеспечивает более плавный ход машины; это благоприятно сказывает­ся на материальной части, так как способствует снижению динамических нагрузок на трансмиссию машины.

2. Ленточные гусеницы должны обладать доста­точной поперечной жесткостью. Поперечная жест­кость лент может быть обеспечена за счет примене­ния металлических накладок, которые одновремен­но могут служить как грунтозацепы и как зацепле­ние с ведущим колесом. С целью предохранения дорожного полотна от повреждений грунтозацепы могут быть снабжены резиновыми подушками. На рыхлом грунте подушки будут погружаться в почву, обеспечивая необходимое сцепление с грунтом ме­таллических частей накладок.

3. Удлинение лент должно быть минимальным и под действием максимального тягового усилия не превышать 1-2%.

4. Для облегчения ремонта в полевых условиях ленточные гусеницы целесообразно выполнять из отдельных секций длиной 2,5-3 м.

5. Для предотвращения спадания ленточных гу­сениц необходимо обеспечить надежную связь их с опорными катками и особенно с направляющими и ведущими колесами. При переднем расположении ведущих колес направляющие колеса целесообраз­но выполнять несущими.

6. Учитывая преимущества ленточных гусениц и практику их использования для транспортных машин, следует признать рациональными примене­ние ленточных гусениц для легких танков и само­ходных артиллерийских установок, предназначен­ных прежде всего для авиадесантных войск.


 

 








 
ГЛАВНАЯ НА ВООРУЖЕНИИ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ
РАЗРАБОТКИ
ОГНЕВАЯ МОЩЬ
ЗАЩИТА ПОДВИЖНОСТЬ 

ЭКСКЛЮЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ  БИБЛИОТЕКА ФОТООБЗОРЫ