ОДИН ИЗ ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ КОМПЛЕКСА

ТАНКОВОГО ВООРУЖЕНИЯ

А. И. МАЗУРЕНКО, Е. А. МОРОЗОВ

Вестник бронетанковой техники. №6. 1985

Обеспечение надежности комплекса вооружения танка в боевых условиях является достаточно сложной технической задачей. Прогнозирование боевых повреждений танка и действий экипажа в стрессовых ситуациях весьма затруднительно. Поэтому для танка необходимо применять только такие технические решения, которые позволяют и в условиях боя сохранять достаточно высокий уро­вень огневой мощи.

В авиации одним из способов повышения надеж­ности сложных многоэлементных систем является способ введения избыточных элементов и подсис­тем, который называют резервированием [1, 2]. Следует иметь в виду, что резервные устройства избыточны по отношению к минимальной функ­циональной структуре системы, необходимой и до­статочной для выполнения заданных функций, а поэтому их введение при плохом исполнении мо­жет даже снизить надежность системы.

Рассмотрим возможность повышения надежности за счет комплекса артиллерийского вооружения. Состав комплекса может быть для наглядности разбит на следующие элементы:

1. лaзеpный прицел-дальномер;
2. баллистический вычислитель с датчиками вход­ной информации;
3. стабилизатор вооружения;
4. автомат заряжания (АЗ);
5. пушка с приводами наведения.

Важность каждого из этих элементов и требова­ний к безотказности их работы определяется со­ответственно следующими показателями: 1—0,12; 2—0,24; 3—0,48; 4—0,67; 5—1,0.

Представляется интересным в первую очередь рас­смотреть те системы вооружения, где компоновоч­ные и конструктивные мероприятия могут дать наиболее заметный вклад в повышение надежнос­ти танка. Такими системами, тесно взаимосвязан­ными с общей компоновкой танка, являются при­воды наведения вооружния и автомат заряжания. Рассматриваемые элементы взяты в качестве при­мера и, естественно, нисколько не умаляют роли других танковых систем, а также не снижают тре­бований к их надежности. Так, рекомендуемые тре­бования к безотказности составляют: для приводов наведения 0,005 отказ./ч, а для автомата заряжания 0,001 отказ./цикл.

Они представляются, на наш взгляд, достаточно сложными для выполнения, даже без учета отказов, связанных с боевыми по­вреждениями. Поэтому введение резервирующих систем является, возможно, единственно реальным направлением. В частности, все серийные танки снабжены ручным червячным приводом поворота башни, а автомат заряжания танка Т-64А — от­дельными или встроенными ручными приводами ряда узлов и механизмов.

Главным назначением ручного привода наведения является замена основного при выходе его из строя. Рассмотрим, в какой степени сохраняется боеспособность танка при переходе с основной (автоматической) системы наведения на дубли­рующую (ручную).

Низкие характеристики ручного привода (табли­ца), которые объясняются эволюционным ростом момента неуравновешенности башни из-за непрерывного роста калибра вооружения и усиления броневой защиты, особенно лобовой проекции башни, а также утомляемость экипажа при дли­тельной работе делают этот тип привода малоэф­фективным.

Характеристики приводов горизонтального наведения башни танка

* Числитель — при крене 0°, знаменатель — 15°.

Дублирование поворота башни не обеспечивает достаточной скорости наведения воо­ружения, необходимой для сопровождения манев­рирующей цели. Однако улучшение этих характе­ристик за счет увеличения усилия на рукоятке недопустимо по эргономическим требованиям. Можно с достаточным основанием предполагать, что развитие танкостроения и далее будет идти по пути дальнейшего роста могущества вооружения и повышения массы защиты. При сохранении или эволюционном развитии классической компоновоч­ной схемы танка это вызовет дальнейшее увели­чение момента неуравновешенности башни, а зна­чит соответствующее уменьшение скорости ее поворота вручную. К тому же ручным приводом можно пользоваться только с одного из рабочих мест боевого отделения. Режим работы, характер­ный для поиска цели, в ручном варианте вообще невозможен, поэтому при выходе из строя автома­тики танк теряет боеспособность.

Таким образом, хотя современный танк оборудо­ван дублирующим приводом горизонтального на­ведения, он не может быть использован в бою для поиска целей и ведения стрельбы, т. е. факти­чески танк резервной системы горизонтального наведения не имеет.

При этом наличие ручного привода само по себе снижает надежность основного (автоматического), так как существующее конструктивное исполнение исключает их одновременную работу, следова­тельно, необходимо иметь соответствующие пере­ключающие механизмы и блокировки. Например, рассматриваемый червячный механизм имеет муф­ту с электромагнитным приводом, отключающую ручной привод при включении автоматического. Понятно, что наличие дополнительных конструк­тивных элементов приводит к повышению вероят­ности их отказов в работе. Так, в случае включе­ния стабилизатора при крене танка не отключается фрикционная муфта из-за заедания в шлицах; может произойти самопроизвольное включение и выключение электромагнита ввиду неисправности переключения обмоток и др.

Из всего этого можно сделать вывод, что введе­ние дублирующего ручного привода в существую­щем исполнении несколько снижает надежность основной системы, а следовательно, и общую на­дежность танка. Отсюда, естественно, не следует делать вывод о возможности его отмены, хотя бы исходя из необходимости выполнения технологи­ческих операций при изготовлении танка. Для ре­шения этой проблемы предлагается дублирую­щий привод разделить на два самостоятельных механизма, которые с целью уменьшения уязви­мости могут быть размещены у противоположных бортов корпуса. Первый — представляет собой обычный электропривод стабилизатора, а вто­рой, — снабженный электроприводом и включен­ный в аварийную систему электроснабжения, имеет упрощенную систему управления, независимую от стабилизатора. Он обеспечивает достаточные ско­рости поиска целей и ведения стрельбы в аварий­ной ситуации. Для поворота башни при сборке или ремонте дублирующий привод имеет специальное место для подсоединения съемной рукоятки снару­жи танка.

Представленная конструктивная схема позволяет оснастить горизонтальный привод поворота башни современным надежным дублирующим механиз­мом.

В зарубежном танкостроении эта проблема ре­шается введением гидропривода для дублирую­щих механизмов. Кроме того, развитая кормовая часть башни уменьшает ее неуравновешенность. На­ряду с очевидными недостатками этого направле­ния (увеличение массы башни и момента инер­ции), имеются немаловажные его достоинства: по­вышение точности стрельбы за счет уменьшения погрешности горизонтального наведения и сокра­щение потребляемой приводом энергии. Все эта следует принять во внимание при проектировании танка нетрадиционной компоновочной схемы. Серийный автомат заряжания танка Т-64А с элек­трической системой управления и гидравлической исполнительной частью представляет собой слож­ный комплекс, надежность работы которого зави­сит от большого числа факторов, в том числе таких, которые нельзя воспроизвести в стендовых условиях. С целью повышения надежности авто­мат заряжания имеет ручные дублирующие при­воды:

• механизма поворота конвейера (в виде допол­нительной кинематической цепи редуктора с ру­кояткой на выходном валу, имеющей механизм от­ключения клавишного типа);
• стопорного механизма конвейера (с помощью рукоятки обеспечивается независимое перемеще­ние стопора и его фиксация);
• стопорного механизма положения пушки на угле заряжания с независимым перемещением сто­пора от рукоятки с 2-позиционной фиксацией;
• поворота рычага механизма подачи выстрела из конвейера на линию досылания при помощи шестеренчатого редуктора, снабженного рукоят­кой, аналогичной приводу конвейера;
• установки (ввода) показаний на шкалу ви­зуального указателя (запоминающего устройства).

Ручные приводы автомата заряжания обеспечи­вают практически полный цикл заряжания при выходе из строя автоматики (досылание выстре­ла и перекладка поддона выполняются вручную). Кроме того, ручные приводы могут быть использо­ваны для проведения работ по обслуживанию АЗ и танка, для регулировочных и отладочных работ, а также для других технологических целей при исправном автоматическом приводе. Эта особен­ность конструктивного исполнения дублирующего привода АЗ во время эксплуатации танка приво­дит к тому, что появляется возможность наруше­ния режима работы, создающая условия для воз­никновения отказов АЗ, например:

• выполнение операций от ручных приводов при включенном автоматическом режиме;
• выполнение очередной операции в ручном ре­жиме при незавершенной предыдущей;
• изменение последовательности выполнения опе­раций в ручном режиме;
• включение автоматического привода в проме­жуточных положениях механизмов или в несоот­ветствующем положении крана ручной работы гидрораспределительной коробки.

Недопустимость таких действий оговорена в ин­струкции по эксплуатации танка. Однако в условиях стрессовых ситуаций или при недостаточной квалификации экипажа эти погрешности вполне возможны, что подтверждается опытом войсковой практики.

Видимо, автомат заряжания можно оборудовать дополнительными блокирующими устройствами, которые вынуждали бы оператора строго выпол­нять требования эксплуатации и исключали бы его неверные действия. Но это неминуемо привело бы к дальнейшему усложнению всего механизма. Вместе с тем опыт эксплуатации автомата, в осо­бенности на этапе его освоения, свидетельствует, что значительное количество выявляемых отказов было вызвано наличием ручных приводов.

Для иллюстрации назовем некоторые отказы, при­водившие к выходу автомата заряжания из строя:

• подъем рычага механизма подачи при положе­нии ствола пушки, не соответствующем углу за­ряжания, вызывал вытяжку или даже обрыв тро­сового привода улавливателя;
• подъем лотка при недовернутом до застопорен­ного положения конвейера приводил к заклинива­нию лотка, а иногда и к поломке редуктора руч­ного привода;
• случайное (или умышленное) нажатие на шток ввода отметки запоминающего устройства при вра­щении конвейера вызывало выход его из строя и отказ АЗ.

Перечень отказов, которые не приводят к выходу из строя узлов автомата заряжания, но, тем не ме­нее, вызывают задержки в работе или временную потерю боеспособности танка, весьма обширен. Важно отметить, что такие отказы возникали при полностью исправном АЗ и вызывались лишь не­предусмотренными инструкцией действиями эки­пажа или являлись следствием различных по ве­личине динамических характеристик, связанных с большой разницей скорости перемещения исполни­тельных элементов в автоматическом и ручном ре­жимах. Поскольку необходимость ручных приводов не подвергалась сомнению, борьба с отказами тако­го типа шла главным образом в направлении созда­ния различных блокирующих устройств. Однако появилась необходимость учитывать и вопросы ин­женерной психологии. Известен ряд неудачных конструкций блокирующего устройства механизма подачи, вызванных невозможностью вмешательст­ва экипажа в работу блокировки. Это удалось сделать только в серийном гидравлическом блоки­рующем устройстве, в котором используются жид­костные связи двух удаленных механизмов с гид­равлическим приводом (стопор пушки и привод механизма подачи) и обеспечивается их согласо­ванная кинематика в ручном режиме работы. Не­безынтересно заметить, что потребовавшиеся при этом изменения и доработка узлов не повлияли на основной (автоматический) режим работы меха­низма.

Для оценки комплекса ручных приводов АЗ в це­лом необходимо выяснить, в какой степени резерв­ная система, призванная повысить надежность и живучесть автомата заряжания, выполняет свое функциональное назначение, т. е. в какой степени танк сохраняет боеспособность три выходе из строя автоматической системы. Результаты войсковых испытаний показали, что тренированный экипаж при слаженной работе может обеспечить 0,5 выстр./мнн. Максимальная теоретическая ско­рострельность по циклограмме работы АЗ в руч­ном режиме достигает 0,75 выстр./мин. Таким об­разом, в ручном режиме в сравнении с автомати­ческим (6—8 выстр./мин) темп стрельбы снижается почти в 10 раз.

Учитывая неприемлемость столь низкого темпа стрельбы в боевой обстановке и практическое от­сутствие конструктивных путей его повышения, в танк была установлена еще одна дублирующая система с пооперационным электрическим управ­лением. Схема этого дублирующего режима ис­ключала наименее надежные элементы основной системы управления (релейная схема, концевые выключатели и др.), полностью используя гидро­механическую часть механизма. Пооперационная система дублированного режима обеспечила при­емлемую скорострельность (3—4 выстр./мин), сохранив за ручными приводами роль второй дуб­лирующей системы, а еще в большей степени их технологическое назначение.

Таким образом, на примере двух элементов воору­жения видно, что в современном танке обеспече­ние приемлемых характеристик дублирующих при­водов возможно только в случае отказа от руч­ных приводов и использования электрических. Необходимо учитывать также, что в танке имеется ряд других систем, требующих дополнительного электропитания. Исходя из того, что количество таких систем и их роль в танке продолжает уве­личиваться, охватывая системы, обеспечивающие защиту и подвижность, видимо, приближается время, когда в танке потребуется иметь автоном­ную разветвленную систему аварийного электро­снабжения жизненно важных узлов. Такая систе­ма могла бы быть создана на базе вспомогатель­ного двигателя или пуско-зарядного агрегата. В авиации имеется многолетний опыт использо­вания резервной системы электроснабжения [2], который может найти применение и в бронетанко­вой технике.

Вывод. С целью повышения надежности систем вооружения, в особенности в условиях боевого применения танков, целесообразно отказаться от ручных механических дублирующих систем приво­да горизонтального наведения и автомата заря­жания, заменив их дублирующим электрическим приводом и предусмотрев для этого специальную автономную систему электропитания на базе вспо­могательной силовой установки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Решетов Д. Н. Работоспособность и надежность деталей машин. — М.: Высшая школа, 1974.
2. Морозовский В. Т. и др. Система электроснабжения лета­тельных аппаратов. — М.: Машиностроение, 1973.