ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БОЕВЫХ КОЛЕСНЫХ МАШИН

(в порядке дискуссии)

С. А. Кулемин

Вестник бронетанковой техники. 1987. №2.

Проблема использования бронированных боевых колесных машин (БКМ) для военных целей воз­никла почти одновременно с появлением автомоби­ля. Основными оценочными критериями, определя­ющими возможность использования колесных ма­шин, являются масса, поворотливость, проходимость и уязвимость ходовой части (колес).

Масса влияет на все основные качества БКМ, включая защиту, тягово-скоростные свойства, про­ходимость и транспортабельность. Допустимая мас­са колесных машин значительно отличается от ана­логичного показателя ВГМ. Так, если для гусенич­ного основного танка требуемые характеристики при соблюдении ограничений, диктуемых условиями применения, реализуются в машинах массой до 50 т [1], то для колесных машин существуют другие регламентированные значения полной массы, соот­ветствующие ГОСТ 9314 –59 на автомобильные до­роги массового использования. Согласно этому стандарту допустимые значения полной массы и осевых нагрузок не должны превышать следую­щих уровней:

Кроме того, масса БКМ ограничивается предельной нагрузкой на каждое колесо, определяемой усло­виями обеспечения давления на поверхности кон­такта колеса с грунтом. Нагрузка на колесо зави­сит от размеров шин, которые, в свою очередь, огра­ничиваются высотой корпуса, а также от числа осей, определяемого длиной машины.

Диаметр шин выгодно выбирать максимально воз­можным. Для отечественных танков и БМП, исхо­дя из существующих значений высоты их корпусов, клиренса и величины подрессоривания, он не мо­жет превышать 1 200...1 300 мм. Это ограничение определяется требованием обеспечения экипажу и десанту кругового обзора и обстрела из машины и невозможностью увеличения высоты корпусов вви­ду дефицита массы на броневые детали (например, для танка Т-64А на каждые 100 мм высоты корпу­са требуется около 1,6 т).

При современном состоянии конструирования противопульных шин предельная нагрузка на колесо с учетом максимально допустимого диаметра шин не должна превышать 2 700...3 000 кг [2], что не позволяет создать машину с тяжелой броневой за­щитой и мощным пушечным вооружением.

Массу машины можно повысить, увеличив число осей колес, что, однако, приведет к ухудшению по­воротливости. Так, у 4-осного колесного автомоби­ля МАЗ-543 кинематический радиус поворота со­ставляет 15 м, а у 6-осного МАЗ-547 – примерно 25 м. Кроме того, неоправданно удлиняется брони­рованный корпус, увеличиваются масса и объем БКМ без заметного улучшения боевых свойств.

Уменьшение радиуса поворота колесных машин мо­жет быть достигнуто применением силового спосо­ба поворота вместо кинематического. Однако, как следует из теории поворота транспортных машин, гусеничные машины при реальных значениях отно­шения l,0≤L∕B≤l,8, где L  – длина опорной по­верхности (база), В  – колея, имеют более высокие параметры статической поворотливости, чем колес­ные с силовым способом поворота. Это объясняется тем, что при равных передаточных числах механизмов поворота (МП) действительный радиус поворо­та колесных машин значительно больше соответст­вующего радиуса гусеничных машин. При выравни­вании действительных радиусов поворота за счет расширения у колесных машин диапазона измене­ния передаточного числа МП увеличивается необ­ходимая для поворота колесной машины удельная сила тяги и возрастают нагрузки на двигатель. Снизить этот эффект можно уменьшив отношение L/B. Анализ силового способа поворота показы­вает, что при L/B = 1,5 для гусеничных машин эквивалентная величина L/B для колесных машин равна 1,1 [3]. Следовательно, для обеспечения по­воротливости БКМ на уровне ВГМ необходимо при одинаковой колее уменьшить базу колесной ходо­вой части примерно на 25 %. Это означает, что при существующих размерах колеи 2 600...2 800 мм, определяемых требованиями погрузки на железно­дорожную платформу, максимальная база будет заключена в пределах 3 600...3 900 мм, что дает возможность размещения не более четырех колес­ных осей.

Таким образом, исходя из допустимой грузоподъ­емности колеса, выбранного максимально возмож­ных для БКМ размеров, рационального числа ко­лесных осей, определенных с учетом особенностей компоновки и требований по проходимости, масса БКМ ограничивается значением 25 т.

Проблема использования БКМ заключается также в ограниченных возможностях защиты. У основного танка при одинаковых, а во многих случаях и меньших, чем у БКМ, внутренних объемах масса броневых деталей составляет 20...25 т, тогда как для БКМ с предельно допустимой массой при со­хранении относительной величины массы брони су­ществующих БКМ, равной 30...45 %, масса бро­невых деталей составит 8. ..12 т. Это не позволит БКМ без дополнительных специальных средств приблизиться к уровню защиты основного танка и, следовательно, ее нельзя рассматривать как альтер­нативное средство для выполнения задач, при ре­шении которых необходим высокий уровень броне­вой защиты. Однако для выполнения ряда боевых задач бронированная БКМ может оказаться весь­ма эффективной.

Количеством колес и числом осей определяется проходимость БКМ. Расчетные и эксперименталь­ные исследования показали, что на всех основаниях, кроме дорог с твердым покрытием, она ниже, чем у ВГМ (таблица).

Сравнение параметров проходимости гусеничного транспортера ГТ-CM (знаменатель) и колесного макета на его базе (числитель)*

* Исследования проведены лабораторией ГПИ им. А. А. Жданова.

Улучшение проходимости колесных машин по сла­бым грунтам в настоящее время достигается за счет регулируемого снижения давления воздуха в шинах и разработки специальных уширителей ко­лес (рисунок). Например, при снижении давления с 245 до 49 кПа коэффициент сцепления с грунтом колесного макета увеличивается на асфальте на 15, на задерненном грунте на 25, на песке на 20 и на рыхлом снегу на 40 %.

Колесный макет с уширителями, закрепляемыми на ободе колеса (а) и на шине (б)

Способность преодоле­вать рвы, траншеи и окопы у БКМ ниже, чем у гу­сеничных. Например, основной танк «Леопард-2» (ФРГ) может преодолеть ров шириной 3,15 м, лег­кий танк АМХ-13 (Франция) – 3,18 м, БТР F. V. 432 (Великобритания) –3,0 м, тогда как двух-, трех- и четырехосные колесные машины мо­гут преодолевать соответственно рвы шириной 1,1; 1,9; 2,2 м [2]. Гусеничная машина имеет преиму­щество перед колесной и при преодолении верти­кальной стенки (эскарпа), вследствие особенностей компоновки направляющих колес ходовой части. С целью улучшения профильной проходимости и приближения ее к уровню ВГМ иногда использу­ются нетрадиционные для колесной техники реше­ния. Например, в машинах «Метрак» и «Флекст- рак» (Швейцария) заложена конструкция, обеспе­чивающая подъем крайних подвесок относительно средних. Это при улучшении профильной проходи­мости значительно усложняет БКМ и делает ее ме­нее надежной.

Одним из существенных недостатков БКМ являет­ся уязвимость колес ходовой части. К шине для боевых машин предъявляются различные, порой противоречивые требования. С одной стороны, по­вышение грузоподъемности колеса требует увели­чения толщины каркаса шины, с другой, – повыше­ние скоростей движения требует улучшения тепло­отдачи и, следовательно, тонкостенной структуры шины. Протектор должен обладать хорошими сцеп­ными свойствами в широком диапазоне грунтовых условий и обеспечивать движение с высокими скоро­стями по дорогам с твердым покрытием. Каркас шины должен быть эластичным для снижения удельного давления при движении по слабым грун­там и пулестойким, что требует повышения его же­сткости.

Противоречивость этих требований до на­стоящего времени не позволила решить проблему создания пулестойкой шины с регулируемым дав­лением для быстроходной колесной машины, не­смотря на широко ведущиеся в этом направлении работы (шины с жестким толстостенным каркасом, установка ограничителей деформации шины, внут­ренняя кольцеобразная опора, смонтированная на ободе, ячеистая структура внутренней полости ши­ны с заполнением ячеек специальным газом и др.). Известные конструкции пулестойких шин имеют низкую эластичность, что ограничивает движение на повышенной скорости. Например, серийно выпу­скаемая отечественная шина КИ-80 с размерами 1135×340 мм допускает движение без ограничения времени при нагрузке на колесо 1 800 кг, давлении воздуха в шине 294 кПа и температуре окружаю­щей среды до +45 °С только со скоростью не более 60 км/ч. Непрерывное движение со скоростью 80 км/ч при тех же условиях допускается в течение 1 ч, после чего в течение 2 ч скорость машины не должна превышать 60 км/ч.

В попытке устранить перечисленные противоречия созданы опытные образцы колес с новым ободом типа «опорный башмак», обеспечивающие скорость 80 км/ч на спущенных шинах (фирма «Континен­тал», США). Разрабатывается комбинированная пневмогубчатая шина, имеющая две камеры: пнев­матическую и губчатую. Губчатая поджата к обо­ду давлением воздуха в пневматической камере. При повреждении сжатый воздух из пневматиче­ской камеры выходит наружу а внутренняя полость шины заполняется губчатой массой, обеспечивая машине возможность движения.

Эти меры обеспечивают эвакуацию БКМ с повреж­денными шинами с поля боя, но не решают проб­лемы живучести колес ходовой части. Выбору ко­лесного движителя в некоторых случаях препятст­вует необходимость создания разветвленной транс­миссии и ниш в корпусе машины для размещения поворотных колес, а также большая по сравнению с гусеницей ширина колеса при условии обеспече­ния одинакового с ВГМ удельного давления на грунт.

Анализ габаритных размеров существующих БКМ показывает, что внутренняя ширина машины по бортам составит 80 % внутренней ширины ВГМ, а в районе управляемых колес  – около 60 %, что значительно ухудшает возможности компоновки оборудования, особенно при создании БКМ с мощ­ным пушечным вооружением.

Параметры, определяющие в настоящее время гра­ничные условия использования БКМ с колесами на пулестойких шинах:

Расширение этих границ, особенно по грузоподъем­ности колеса и по скорости движения, а также ис­пользование бортового способа поворота значитель­но повлияет на решение проблемы применения БКМ

Решение этой проблемы может быть найдено также в правильном определении регламентированных ус­ловий применения БКМ, в разработке машин спе­циального назначения. Это обусловит создание не отдельных образцов с высокими боевыми характе­ристиками, а эффективных гибких семейств БКМ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Антонов А. С. и др. Армейские автомобили. Ч. I. М.: Воениздат, 1970. 544 с.
2. Бабаджанян А. X. Танки и танковые войска. Там же, 1980. 380 с.
3. Смирнов Г. А. Теория движения колесных машин. М.: Ма­шиностроение, 1981. 271 с.
4. Фаробин Я. Е. Теория поворота транспортных машин. М.: Машгиз, 1970. 174 с.